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�rea Cient�fica: Electrónica e Instrumentação
Bateria de lítio em filme fino Fabrico e caracterização do cátodo em substrato flexível
Publicada a 2014-01-24
Aluno: Rui Pedro Pereira da Costa N�mero: 50090 Email: rui2costa@hotmail.com
Data in�cio: 01/11/2011 Data Conclus�o: 27/12/2013

Orientador(es):
Nome: Luis Miguel Valente Gonçalves Email: lgoncalves@dei.uminho.pt

Arguente(s):
Nome: Luis Alexandre Rocha Email: lrocha@dei.uminho.pt
Data da defesa: 27/12/2013

vers�o electr�nica

Descri��o:

Descrição

Intitulada "Bateria de lítio em filme fino - Fabrico e caracterização do cátodo em substrato flexível", esta decorre de uma anterior dissertação intitulada "Deposição e caracterização de filmes finos para baterias de lítio em estado sólido", e tem como objectivo alterar o processo de fabrico do eléctrodo positivo (cátodo), realizar a sua caracterização, e substituir o substrato em estado sólido por substrato flexível.

O actual processo de fabrico do cátodo exige temperaturas que rondam os 650°C, limitando desta forma o tipo de materiais que constituem a bateria que obrigatoriamente se encontram expostos a estas temperaturas. Perante este problema, pretende-se alterar o método de fabrico do cátodo diminuindo a temperatura para valores na ordem dos 300°C, mantendo as características do cátodo aceitáveis em termos de resistividade eléctrica, cristalização e composição química, conseguindo desta forma substituir o substrato em estado sólido por substrato flexível que suporte estas temperaturas.

O cátodo será constituído por óxido de lítio cobalto (LiCoO₂) e depositado por RF sputtering. Para a sua caracterização utilizar-se-ão as técnicas, TGA, DSC, XRD, EDX, SEM e resistividade elétrica. Para o substrato flexível será utilizada poliimida.

Objectivos:

Objetivos

Definição da receita de fabrico do LiCoO2 em filme fino
Redução da temperatura de annealing de 650ºC para 300ºC
Deposição dos filmes do cátodo em substrato flexível
Seleção do material a utilizar no coletor de corrente do cátodo e afinação da respetiva da receita de fabrico
Fabrico e caracterização de uma bateria utilizando as técnicas desenvolvidas

Tarefas

1 Estudo do funcionamento de uma pilha de lítio recarregável. 1 mês

Perceber como se processa a carga descarga de uma pilha.
Quais os materiais utilizados e porquê?
Quais as características/propriedades a medir no cátodo.
Como medir?

2 Estudo do estado da arte. 1 mês

O que já foi feito?
Como foi feito?
Que resultados foram obtidos?
Que problemas foram detetados?

Deliverables
Texto sobre estado da arte, a incorporar posteriormente na tese.

3 Adaptação do equipamento de deposição existente. 1 mês

Montagem e teste do aquecedor de substratos.
Montagem de uma nova cabeça de sputtering.

4 Fabrico e caracterização dos materiais. 5 meses

Estudo dos processos de deposição e caracterização de materiais.
Deposição do cátodo que compõe a pilha de lítio, utilizando os equipamentos disponíveis no laboratório de microeletrónica do DEI.
Caracterização do cátodo. Propriedades eletrónicas. TGA, DSC, XRD, SEM, resistividade elétrica, etc.
Afinação da receita de fabrico.
Comparação dos resultados obtidos, com os resultados anteriores dos filmes fabricados com annealing a 650ºC.

Deliverables
Texto para incluir na tese, capítulo materiais:
Receita para deposição de cada material
Efeito das variáveis do processo de fabrico nas propriedades dos materiais.

5 Fabrico e caracterização da pilha de lítio. 1 mês

Fabrico de uma pilha de lítio em filme fino.
Caracterização de carga/descarga, capacidade, corrente, tensão, efeito de memória, etc.

Deliverables
Pilha em filme fino
Texto para incluir na tese, capítulo dispositivos:
Passos do processo de fabrico
Resultado dos testes

6 Escrita de relatório e artigo. 1 mês

Deliverables (até 30 Setembro)
Tese de dissertação

Palavras chave:
Bateria de estado sólido; Filmes finos; Microbateria; Cátodo; Substrato flexível