Síntese de novos eletrodos de níquel-ferro para baterias de sódio-cloreto metálico

Abstract

Neste trabalho foi desenvolvido um método para sintetizar materiais metálicos com diferentes composições químicas. O método utilizou a rota de síntese por combustão, seguido da redução térmica em diferentes temperaturas, objetivando obter materiais com morfologia porosa. Os materiais sintetizados foram caracterizados por meio de difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e voltametria cíclica. Os resultados mostraram que o método de síntese é eficaz na formação de ligas com morfologia porosa, principalmente para os materiais com maior quantidade de níquel. As voltametrias cíclicas sugeriram que esse tipo de morfologia produz materiais com maiores áreas superficiais eletroquimicamente ativas, que pode proporcionar o aumento da capacidade nominal das baterias de sódio-cloreto metálico por grama de material ativo, diminuindo seu custo.

A synthesis method to obtain metallic materials withdifferent compositions (Ni, Fe, Ni3Fe1, Ni1Fe1and Ni1Fe3)was developed.The method is based on a combustion synthesis route,followed by thermal reduction atdifferent temperatures (300°C, 400 °C, 500 °C and 600 °C), aiming to obtain materials with porousmorphology (3-D interconnected). The as-synthesizes materials were characterizedby X-ray diffraction, scanning electron microscopy and cyclic voltammetry. Results showed that the method was effective in achieving alloyswith porous morphology, mainly for rich-nickel composition materials(Ni and Ni3Fe1). For the richest-iron composition materials (Fe and Ni1Fe3), the porous morphology was not obtained, resulting inagglomerated materials. On the other hand, theNi1Fe1material revealed a mixed morphology, containingpores and agglomerated domains. The bare Ni samples presented pores up to 40 μm, with macropores larger than 100 μm, while the Ni3Fe1ones had pores up to10 μm, without macropores. The cyclic voltammetries suggested that porous morphology leads to higher electrochemical activesurfaceareas, which mayprovide the increase of the nominal capacity of sodium-metallic chloride batteries by gram of active material,decreasing itscost.