Bolsa de Doutorado Direto em Eletroquímica

Direct Doctorate Fellowship in Electrochemistry

Nº: 2120

Área de conhecimento: Química

Field of knowledge: Chemistry

Nº do processo FAPESP: 2015/26308-7

FAPESP process: 2015/26308-7

Título do projeto: Otimização das propriedades físico-químicas de materiais nano-estruturados e suas aplicações em reconhecimento molecular, catálise e conversão/armazenamento de energia

Project title: Optimization of the physicochemical properties of nano -structured materials for applications in molecular recognition, catalysis and energy conversion/storage

Área de atuação: Eletroquímica

Working area: Electrochemistry

Quantidade de vagas: 1

Number of places: 1

Pesquisador principal: Roberto M. Torresi

Principal investigator: Roberto M. Torresi

Unidade/Instituição: Instituto de Química - Universidade de São Paulo

Unit/Instituition: Instituto de Química - Universidade de São Paulo

Data limite para inscrições: 16/05/2018

Deadline for submissions: 2018-05-16

Publicado em: 02/05/2018

Publishing date: 2018-05-02

Localização: Av. Prof. Lineu Prestes, 748, São Paulo

Locale: Av. Prof. Lineu Prestes, 748, São Paulo

E-mail para inscrições: rtorresi@iq.usp.br

E-mail for proposal submission: rtorresi@iq.usp.br

  • Resumo Summary

    O advento da nanotecnologia viabilizou novos materiais eletródicos que flexibilizaram os limites entre capacitores eletroquímicos e baterias. Seja um capacitor eletroquímico de dupla camada elétrica, seja um pseudocapacitor ou um capacitor eletroquímico híbrido, o emprego de materiais nanoestruturados permitiu que tais dispositivos obtivessem desempenho energético próximo ao de baterias. Tal fato deve-se, não exclusivamente, à elevada superfície específica presente em materiais nanoestruturados.

    No presente estudo, valendo-se de técnicas eletroquímicas, procurar-se-á explorar estes limites entre capacitores e baterias e entender as origens da capacitância e o comportamento eletroquímico dos eletrodos que compõem o dispositivo. Desta forma, iremos produzir eletrodos com boas qualidades físicas e eletroquímicas e estudar sua performance em líquidos iônicos que vêm sendo desenvolvidos no grupo com ampla janela eletroquímica e boa propriedade de transporte.

    Atualmente, o desafio das baterias de íon lítio é desenvolver sistemas com maior ciclabilidade e altas densidades de potência e energia. Enquanto os eletrodos negativos de carvão podem ter bom desempenho (alta ciclabilidade e alta densidade de carga reversível acima de 370 mAhg-1), o óxido de cobalto [LiCoO2], que é o material eletroativo normalmente usado em eletrodos positivos, tem muitas desvantagens, como baixa carga específica prática (140 mAhg-1) e instabilidade térmica no estado carregado (oxidado).

    A necessidade de baterias de íon-lítio de alta potência e densidade de energia acarreta um problema relacionado com a segurança, devido aos problemas relacionados ao uso de solventes orgânicos tipicamente empregados como eletrólitos. Sabe-se que os líquidos iônicos (LIs) podem ser utilizados como eletrólitos, devido ao fato de não serem inflamáveis e terem alta estabilidade térmica e eletroquímica, porém são necessários LIs com boas propriedades de transporte, que permitam a fácil difusão do lítio. 

    48 meses de bolsa FAPESP. Os interessados devem enviar a seguinte informação e documentos para o Prof. Roberto M. Torresi (rtorresi@iq.usp.br) até 16/05/18: 

    a) Carta justificando o interesse na vaga;
    b) Curriculum vitae atualizado ou link para o CV Lattes;
    c) Email e telefone de dois (2) pesquisadores para referências;
    d) USP graduate program;
    e) Excelente inglês (oral e escrita)

    The advent of nanotechnology enabled new electrode materials that flexibilized the limits between Electrochemical Capacitors and batteries. Whether it is a dual-layer electrochemical capacitor, be it a pseudocapacitor or a hybrid electrochemical capacitor, the use of nanostructured materials allowed these devices to achieve energy performance close to that of batteries. This is due (not only) to the high specific surface area present in nanostructured materials.

    In the present study, using electrochemical techniques, we will try to explore these limits between capacitors and batteries and to understand the origins of the electrochemical capacitance and behavior of the electrodes that make up the device. In this way, we will produce electrodes with good physical and electrochemical qualities and study their performance in ionic liquids that have been developed in the group with large electrochemical window and good transport property.

    Today, the challenge of lithium-ion batteries is to develop systems with greater cycling and high power and energy densities. While negative carbon electrodes can perform well (high cycling and high reversible charge density above 370 mAhg-1), cobalt oxide [LiCoO2], which is the electroactive material commonly used in positive electrodes, have many drawbacks, such as low specific practical charge (140 mAhg-1) and thermal instability in the charged (oxidized) state.

    The need for high-power lithium-ion batteries and energy density leads to a safety-related problem due to problems related to the use of organic solvents typically used as electrolytes. It is known that ionic liquids (LIs) can be used as electrolytes because they are not flammable and have high thermal and electrochemical stability, however, it is necessary to have LIs with good transport properties that allow the easy diffusion of lithium. 

    The scholarship lasts 48 months. Interested parties should send the following documents to Prof. Roberto M. Torresi (rtorresi@iq.usp.br) until 05/16/18:

    a) Letter justifying the interest in the scholarship;
    b) Curriculum Vitae updated or link to the CV Lattes / Complete BSc records;
    c) Email and telephone of two (2) researchers for references;
    d) Approval in the GRE examination or IQ / USP graduate program;
    e) Excellent English communication skills (oral and writing).