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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-5350-7943
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Caracterização eletroquímica, morfológica e estrutural dos aditivos carbon black e óxido de grafite usados em precursores de placas negativas de baterias chumbo-ácido
Alternate title (s): Electrochemical, morphological and structural characterization of carbon black and graphite oxide additives used in precursors of negative plates of lead-acid batteries
Author: Silva, Luiz Felipe Rabelo da
First Advisor: Faria, Anizio Marcio de
First coorientator: Brito, Gilberto Augusto de Oliveira
First member of the Committee: Canobre, Sheila Cristina
Second member of the Committee: Assunção, Rosana Maria Nascimento de
Third member of the Committee: Teixeira, Marcos Fernando de Souza
Summary: As baterias chumbo-ácido são amplamente utilizadas na sociedade, especialmente em veículos automotores. Tanto a placa negativa, quanto a placa positiva dessas baterias, são reforçadas com aditivos que buscam melhorar seus desempenhos. Na placa negativa os aditivos mais utilizados são: BaSO4, lignosulfonatos e materiais de carbono. Neste trabalho estudou-se como 2 diferentes aditivos de carbono afetavam propriedades morfológicas do material precursor da placa negativa da bateria, sendo eles o carbon black e o óxido de grafite. Primeiramente foi realizada a caracterização dos aditivos e do material precursor por Espectroscopia de Absorção no Infravermelho, por análise termogravimétrica, espectroscopia Raman, difração de raios-x e microscopia de força atômica, obtendo-se informações importantes de suas estruturas. Quanto aos efeitos dos aditivos, foi verificado o volume de macroporos e área superficial que estes geravam nas placas do material precursor com diferentes concentrações (0%; 0,4%; 0,6% e 0,8%; razão massa de aditvo/massa de óxido de chumbo). As placas com carbon black apresentaram maiores valores de macroporosidade, fato que foi consequência de sua estrutura apresentar maior volume de mesoporos (0,4261 cm3 /g) do que o óxido de grafite (0,0108 cm3 /g). Porém, o óxido de grafite, forneceu maiores valores de área para as placas. Além disso, foi verificado por voltametria cíclica um comportamento capacitivo para o carbon black, comportamento que não foi verificado nas voltametrias do óxido de grafite, consequência de ter apresentado área BET inferior ao carbon black (2,4134 m2 /g e 215,1797 m2 /g) e por ser um condutor eletrônico. A maior macroporosidade do material precursor com carbon black levará à formação de materiais ativos negativos com maior porosidade, importante para baterias automotivas.
Abstract: Lead-acid batteries are widely used in society, especially in motor vehicles. Both the negative and positive plates of these batteries are reinforced with additives that seek to improve their performance. In the negative plate, the most commonly used additives are: BaSO4, lignosulfonates and carbon materials. In this work, we studied how 2 different carbon additives affected morphological properties of the precursor material of the negative plate of the battery, namely carbon black and graphite oxide. Firstly, the characterization of the additives and the precursor material was carried out by Infrared Absorption Spectroscopy, thermogravimetric analysis, Raman spectroscopy, x-ray diffraction and atomic force microscopy, obtaining important information about their structures. Regarding the effects of the additives, the volume of macropores and surface area that they generated in the plates of the precursor material with different concentrations (0%, 0.4%, 0.6% and 0.8%; ratio of additive mass/mass of lead oxide) was verified. The carbon black plates showed higher macroporosity values, a fact that was a consequence of their structure presenting a higher volume of mesopores (0.4261 cm3 /g) than graphite oxide (0.0108 cm3 /g). However, graphite oxide provided higher area values for the plates. In addition, a capacitive behavior for carbon black was verified by cyclic voltammetry, a behavior that was not verified in graphite oxide voltammetry, as a consequence of having a lower BET area than carbon black (2.4134 m2 /g and 215.1797 m2 /g) and for being an electronic conductor. The higher macroporosity of the precursor material with carbon black will lead to the formation of negative active materials with higher porosity, which is important for automotive batteries.
Keywords: Baterias
Batteries
Carbon Black
Óxido de grafite
Grafite oxide
Placas
Plates
Material precursor
Precursor Material
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA::ELETROQUIMICA
Subject: Química
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Química
Quote: SILVA, Luiz Felipe Rabelo da. Caracterização eletroquímica, morfológica e estrutural dos aditivos carbon black e óxido de grafite usados em precursores de placas negativas de baterias chumbo-ácido. 2024. 56 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.248.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.248
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/43618
Date of defense: 27-Feb-2024
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 7. Energia limpa e acessível - Garantir acesso à energia barata, confiável, sustentável e renovável para todos.
ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Química

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