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Materiais cerâmicos de inserção aplicados a baterias de íons lítio/ Intercalation ceramic materials applied in lithium ions batteries

Pesquero, N. C.; Bueno, P. R.; Varela, J. A.; Longo, E.
2008-06-01

Resumo em português Esta revisão visa ser uma introdução à aplicação de materiais cerâmicos em dispositivos de armazenamento de energia, em especial baterias secundárias de íons lítio, dispositivos nos quais os materiais cerâmicos, especialmente óxidos, são muito importantes em todas as partes do dispositivo. A revisão está focada nos materiais cerâmicos para catodos e anodos, partes chaves destes dispositivos. Ela tem por principal finalidade ser uma fonte de informação pa (mais) ra aqueles que desejem trabalhar com o desenvolvimento de materiais cerâmicos para tais tipos de dispositivos. Aspectos relacionados à nanotecnologia e materiais óxidos nanoestruturados para esta área são discutidos ao final do artigo. Resumo em inglês This paper aims to be an introductory text on the applications of ceramic materials to energy storage devices, mainly lithium ion secondary batteries, i.e. devices in which the ceramic materials, e.g. oxides, are very important in all parts of the device. This review is focused in ceramic materials for cathodes and anodes, which are key parts of the battery device. The main purpose is, therefore, to offer to the reader, who is interested in the development of ceramic mate (mais) rials for storage devices, enough information concerning the main oxide materials used nowadays and promising technology regarding nanoestructured oxides and electrode geometry based on the nanoscale.

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Espectroscopia de impedância e microestrutura de vitrocerâmicas Li1+x[Al xGe2-x(PO4) 3] condutoras por íons lítio/ Impedance spectroscopy and microstructure of lithium conductor Li1+x[Al xGe2-x(PO4 )3] glass ceramics

Cruz, A. M.; Rodrigues, A. C. M.
2007-06-01

Resumo em português A fase Li1,5[Al0,5Ge1,5(PO4) 3] foi obtida via vitrocerâmica. Com o objetivo de se obter amostras com diferentes microestruturas, o vidro precursor do sistema Li2O-Al2O3-GeO2-P 2O5 foi submetido a tratamentos térmicos duplos. As amostras foram primeiramente nucleadas na temperatura de transição vítrea por diferentes tempos, e posteriormente cristalizados a 571 ºC. Foi também obtida uma vitrocerâmica por tratamento térmico simples a 618 ºC por 30 min. A caracteri (mais) zação por difração de raios X revela que a fase NASICON é a única fase presente após a cristalização. A caracterização elétrica foi realizada por espectroscopia de impedância, no intervalo de temperatura entre a ambiente e 120 ºC. Para algumas das amostras obtidas, os espectros de impedância mostram dois semicírculos evidenciando a presença de duas contribuições diferentes na condutividade elétrica, sempre próxima a 10-5 S/cm à temperatura ambiente. A energia de ativação de condução variou de H" 0,36 a 0,49 eV. A análise por microscopia eletrônica de varredura revela que tratamentos térmicos com tempos menores de nucleação geram amostras com grão maiores. Por outro lado, os resultados de condutividade elétrica indicam que as amostras com grãos maiores são mais condutoras. Resumo em inglês The highly conductive Li1.5[Al0.5Ge1.5(PO4) 3] phase was obtained by a glass-ceramic route. To achieve different microstructures, the parent Li2O-Al2O3-GeO2-P 2O5 glass was submitted to double heat treatments. Glasses were first nucleated for different periods of time at the temperature of glass transition and then subsequently fully crystallized at 571 ºC. A glass-ceramic was also obtained by simple heat treatment at 618 ºC for 30 min. X-Ray diffraction analyses show t (mais) hat, after crystallization, the NASICON phase is the unique phase present. Electrical characterization was carried out by impedance spectroscopy, from room temperature to 120 ºC. Impedance complex plane plots of some samples reveal two semicircles, enabling the identification of two contributions to the total electrical conductivity, which was close to 10-5 S/cm at room temperature. Activation energy varied from 0.36 eV to 0.49 eV. Scanning electron microscopy analysis confirms that heat treatments with shorter nucleation time lead to samples with higher grain size. Moreover, electrical measurements show that samples with larger grain size present a higher ionic conductivity.

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Filmes de óxidos anódicos de nióbio: efeito eletrocrômico e cinética da reação de eletro-intercalação/ Anodic niobium oxide films: electrochromic effect and electrointercalation reaction kinetics

Maranhão, Silvanna L. de Albuquerque; Torresi, Roberto M.
1998-06-01

Resumo em inglês The aim of this work is to study the electrochromism and the reaction kinetics of lithium electrointercalation in anodic niobium oxide films. The oxide grown in an acid environment by application of an alternating potential shows interference colour (iridescence) and when reduced in lithium perclorate/PC solution, the intercalation of Li+ ions and electrons causes a reversible colour change (electrochromism), characterized here by electrochemical and optical measurements. (mais) A model where the reaction kinetics is dominated by diffusion of ionic pairs (Li+, e-) in the oxide film permitted the reproduction of current and absorbance temporal dependence, confirming the relationship between the electrochromic and electrochemical reactions. From the results obtained, a relation was established where the colour change is associated to the reduction of Nb+5 to Nb+4 ions with simultaneous cations injection.

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