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Previous issue date: 2016-10-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Mixed conductive glassy materials have in their composition, in addition
to a glass former, a metallic element in two oxidation states and ions with high
mobility, generally alkaline or Ag+ ions. These materials can be used in solid
state batteries. However, from a scientific point of view, there are still some
issues to be solved, such as the mechanism that best explains the behavior of
electric conduction in these materials, and why there is a marked drop in
conductivity as a function of composition, for equimolar compositions between
the modifier that introduces the ionic conduction, and the transition metal oxide
that introduces the electronic conduction. Therefore, to advance the frontier of
knowledge about the conduction mechanisms present in mixed conductive
glasses, the ternary system of the glass family 0.50[xAg2O(1-x)V2O5].0.50P2O5,
(0 ≤ x ≤ 1) was chosen. Each vitreous composition was synthesized and
characterized by X-ray diffraction, differential scanning calorimetry, Helium
pycnometry, and impedance spectroscopy. The impedance spectroscopy
measurements of the composition x=0.6 revealed a semicircle with a
deformation at low frequency. This semicircle cannot be adjusted by a single
RC circuit. The analysis of the pre-exponential factor and the activation
energies of the glasses shows lower values for the glasses rich in vanadium,
that is, in the "electronic" region, when compared to the pre-exponential factor
of the glasses of the region richest in silver, or in the "ionic" region. This
behavior is in accordance with the theoretical expressions for each of the
conductivity mechanisms. In an attempt to quantify the ionic and electronic
contributions, the electromotive force method (F.E.M) was applied. This method
was selected because, theoretically, it allows a precise quantification of the
electronic and ionic conductivities. However, the experimental results showed
that the generated electrochemical cell did not correspond to the expected one,
therefore it was not possible to quantify the ionic and electronic contributions to
the total electrical conductivity. / Materiais vítreos condutores mistos apresentam em sua composição,
além de um formador de vidro, um elemento metálico em dois estados de
oxidação e íons com alta mobilidade, em geral íons alcalinos ou Ag+. Esses
materiais podem ser utilizados em baterias de estado sólido. Porém, de um
ponto de vista cientifico, ainda existem algumas questões a serem resolvidas,
como por exemplo, qual é o mecanismo que melhor explica o comportamento
da condução elétrica nestes materiais, e por que ocorre uma queda acentuada
da condutividade em função da composição, geralmente para composições
equimolares entre o modificador que introduz a condução iônica, e o óxido de
metal de transição que introduz a condução eletrônica. Portanto, para avançar
na fronteira do conhecimento sobre os mecanismo de condução presentes em
vidros condutores mistos, foi escolhido o sistema ternário da família de vidros
0,50[xAg2O(1-x)V2O5].0,50P2O5, (0 ≤ x ≤ 1). Cada composição vítrea foi
sintetizada e caracterizada por difração de raios X (DRX), calorimetria
diferencial de varredura (DSC), picnometria com Hélio, e espectroscopia de
impedância. As medidas de espectroscopia de impedância da composição
x=0,6 revelaram um semicírculo com uma deformação em baixas frequências.
Este semicírculo não pode ser ajustado por um circuito RC simples. A análise
do fator pré-exponencial e das energias de ativação dos vidros mostra valores
menores para os vidros ricos em vanádio, isto é, na região “eletrônica”, quando
comparados ao fator pré-exponencial dos vidros da região mais rica em prata,
ou seja, na região “iônica”. Este comportamento está de acordo com as
expressões teóricas para cada um dos mecanismos de condutividade. Na
tentativa de se quantificar as contribuições iônicas e eletrônicas, foi aplicado o
método da força eletromotriz (F.E.M). Este método foi selecionado por,
teoricamente, permitir uma quantificação precisa das condutividades
eletrônicas e iônicas. No entanto, os resultados experimentais mostraram que a
célula eletroquímica gerada não correspondeu ao esperado, portanto, não foi
possível fazer uma quantificação das contribuições iônica e eletrônica à
condutividade elétrica total.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/8478 |
| Date | 27 October 2016 |
| Creators | Diaz Marin, Juan Jairo |
| Contributors | Rodrigues, Ana Candida Martins |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Câmpus São Carlos, Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, UFSCar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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