"Simulação computacional de eletrodos orgânicos de Lítio carboxifenolados"

Autores: Marcela L. Fernandes, Rodrigo P. Carvalho, C. Moyses Araujo e Helena M. Petrilli.

Instituições: Universidade de São Paulo.

Autor apresentador: Marcela Lopes Fernandes

Resumo: A busca por meios de armazenamento com maior capacidade e amigáveis ao meio ambiente se faz necessária diante da situação global atual. Apesar de eficientes, as baterias de Lítio são totalmente inorgânicas. Ou seja, possuem compostos prejudiciais ao meio ambiente e são dificilmente recicláveis. Nesse contexto, as baterias orgânicas de Lítio têm se mostrado uma boa alternativa às baterias já existentes. Entretanto, há ainda vários desafios que precisam ser superados para sua comercialização, entre eles está a densidade energética. Esses problemas estão ligados as propriedades eletroquímicas do eletrodo. Neste trabalho iremos simular e analisar, a nível atômico, as mudanças nas propriedades de um eletrodo orgânico ao se mudar o "cátion espectador" na estrutura da bateria. Para prever a estrutura cristalina dos materiais abordados utilizamos o algoritmo genético, USPEX, intercalado com cálculos DFT (Teoria do Funcional da Densidade). Posteriormente, foram calculadas a voltagem, a densidade de estados e carga. A bateria é composta pelo ligante DHT (terephthalate), íons de Lítio e os íons espectadores (Mg+2, Na+, Ca+2). As voltagens calculadas para MgLi2DHT, Na2Li2DHT e CaLi2DHT foram respectivamente 3,59 V, 2,96 V e 2,98 V. A DOS (Densidade de Estados) mostrou que quando o material recebe um elétron, a banda de energia a ser preenchida é formada pelo anel e os átomos de oxigênio ligados diretamente ao anel. Já a análise de carga nos mostra uma diferença entre a carga em cada parte da bateria quando comparamos os diferentes íons. Os resultados obtidos condizem com resultados experimentais provando a eficiência do algoritmo genético e dos métodos utilizados. Verificamos que os "íons espectadores" não só mudam a voltagem da bateria, mas também a distribuição de carga. Com sucesso simulamos o aumento na voltagem da bateria na presença do íon de Magnésio e tivemos um maior entendimento da estrutura e das propriedades eletrônicas dos eletrodos orgânicos aqui estudados.

Link do vídeo: https://youtu.be/8XcHuCLI6Ik

Link da sala do Meet: https://meet.google.com/zxu-iarc-mmw