Estudo de materiais compósitos contendo carbono e óxido misto de níquel e cobalto visando o aprimoramento de dispositivos supercapacitores

Abstract

A fabricação de supercapacitores apresenta especial destaque, uma vez que estes dispositivos armazenam grande quantidade de energia elétrica de forma reversível e permitem sua rápida liberação para sistemas elétricos, podendo serem utilizados como elementos auxiliares as pilhas e baterias. No presente trabalho, foi estudado um dispositivo supercapacitor constituído de materiais eletródicos compósitos, contendo óxido metálico misto de Ni e Co (NiCo2O4) impregnado sobre carvão ativado (CA) - [NiCo2O4](x)[CA](1-x), suportados em tecido de carbono, em eletrólito aquoso NaOH 2,0 M. Realizou-se a caracterização morfológica e estrutural dos materiais com as técnicas de difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, e espectroscopia de raios X por dispersão de energia. Os estudos voltamétricos permitiram a investigação do comportamento capacitivo dos materiais estudados, e a determinação da contribuição da capacitância do interior de poros sobre a capacitância total. Estudos de espectroscopia de impedância eletroquímica comprovaram o comportamento poroso dos materiais eletródicos, permitindo a determinação da resistência do eletrólito no interior dos poros. Os estudos de carga e descarga galvanostática em densidade de corrente de 5 A g-1, revelaram valores máximos de capacitância específica (166 F g-1), energia específica (23 W h kg-1), potência específica (2587 W kg-1) e eficiência coulômbica ( η = 95%) para os materiais eletródicos. Os melhores achados experimentais foram obtidos para o material eletródico [NiCo2O4](x)[CA](1-x) na condição x = 0,250.