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O crescimento acelerado da produção de resíduos eletrônicos e da demanda por sistemas de armazenamento de energia torna indispensável o desenvolvimento de estratégias que promovam o reaproveitamento de materiais provenientes de baterias de íon-lítio. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo investigar, por meio de métodos de química computacional baseados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT), as propriedades estruturais, mecânicas, dielétricas, eletrônicas, magnéticas e superficiais do LiCoO₂ e do LiC₆, bem como avaliar o potencial do LiCoO₂ reaproveitado para atuar na reação de evolução de hidrogênio. Inicialmente, foram caracterizadas as fases bulk dos materiais, obtendo-se parâmetros estruturais em excelente concordância com dados experimentais, além da confirmação da elevada estabilidade mecânica e do comportamento semicondutor do LiCoO₂ e metálico do LiC₆. Posteriormente, modelos para as diferentes superfícies do LiCoO₂ foram construídos, relaxados e analisados quanto às suas energias de superfície, propriedades eletrônicas, morfologia e ordenamento magnético. Os resultados demonstraram que a redução da coordenação dos átomos de cobalto modifica significativamente as propriedades eletrônicas e magnéticas das superfícies, reproduzindo comportamentos já descritos na literatura e permitindo a caracterização de novas direções cristalográficas. A análise morfológica, realizada pelo modelo de Wulff-Gibbs, apresentou boa concordância com morfologias experimentalmente observadas para nanopartículas de LiCoO₂. Por fim, foram investigadas as etapas de adsorção de prótons (conforme mecanismo de Volmer) sobre a direção de superfície (104), considerada uma das mais estáveis do material. As energias de adsorção e os valores de energia livre de Gibbs obtidos indicaram que as etapas avaliadas são termodinamicamente favoráveis, evidenciando o potencial do LiCoO₂ para catalisar a reação de evolução de hidrogênio. De maneira geral, os resultados demonstram que a metodologia empregada foi capaz de descrever de forma consistente as propriedades fundamentais dos materiais estudados, ampliando a compreensão sobre a relação entre estrutura, magnetismo e reatividade superficial do LiCoO₂. Além disso, o trabalho evidencia que materiais provenientes de baterias de íon-lítio podem ser reaproveitados em aplicações de maior valor agregado, contribuindo para a economia circular, a mitigação dos impactos ambientais associados aos resíduos eletrônicos e o desenvolvimento de tecnologias voltadas à produção de energia limpa. |
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