ESTUDO DA INFLUÊNCIA DO FERRO, FÓSFORO, POTÁSSIO, TÂNTALO E FLÚOR NAS PROPRIEDADES DO ÓXIDO MISTO DE NIÓBIO E TITÂNIO

Abstract

Recentemente, os óxidos à base de nióbio têm atraído interesses crescentes como uma escolha potencial para materiais anódicos com alta segurança e cinética de armazenamento rápido de energia, para a tecnologia de baterias de íon lítio. O oxido misto, em TiNb2O7, têm sido considerado candidato promissor para os materiais anódicos das baterias de íon lítio de nova geração, contudo, seus precursores, necessitam de um severo e oneroso processo de purificação, já que são processados a partir de minérios complexos. Além do custo, as etapas de purificação resultam em quantidades expressivas de efluentes ácidos e alcalinos, os quais geram, custos adicionais para o tratamento destes efluentes. O presente trabalho foi idealizado para compreender a influência da presença do ferro, potássio, fósforo, tântalo e flúor, na síntese do TiNb2O7, através de caracterizações dos óxidos mistos obtidos, pela técnica de difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, e por fim, a influência na performance eletroquímica da bateria de íon lítio. Os resultados obtidos, mostraram que apesar do impacto na formação do TiNb2O7, a presença do ferro até 2.000 ppm na síntese, não foi prejudicial ao processo de forma geral. A presença do fósforo e o potássio, resultaram em sérios problemas nas etapas de preparação dos eletrodos da bateria, resultando em óxidos mistos com altas durezas. A presença do tântalo, promoveu aumento significativos da performance das baterias, atribuída a formação do oxido mistos de alta pureza em TiNb2O7 e TiTa2O7. No entanto, deve ser enxergada com cautela, devido ao alto custos dos produtos de tântalo, frente a necessidade de baixo custo das futuras baterias e íon lítio para carros elétricos. Contudo, pode ser atrativo para os processos de produção de óxidos via minérios de altas concentrações de tântalo, que utiliza a separação Ta-Nb, via processo com ácido fluorídrico, já que o flúor não promove problemas na síntese do TiNb2O7.