A mudança radical no paradigma de como armazenamos e produzimos energia traz consigo novos desafios e oportunidades para desenvolvimento de tecnologias, a transição da matriz energética baseada em combustíveis fosseis para energias renováveis como a eólica e solar e a substituição de motores a combustão por veículos elétricos demanda o desenvolvimento de novos sistemas de armazenamento de energia que possuam viabilidade técnica, econômica e principalmente ambiental. Dentre os principais candidatos para o desenvolvimento de novas baterias e supercapacitores que consigam oferecer maior autonomia e menor custo estão os óxidos de metais de transição que devido a sua riqueza química e estrutural proporcionam o armazenamento de energia de diversas formas diferentes sendo capaz criar um sinergismo entre processos químicos e físicos para oferecer maior densidade de potência e densidade de energia. Destacam-se entre os óxidos de metais de transição o óxido de vanádio (V2O5), óxido de nióbio (Nb2O5) e óxidos de manganês (MnOx) que além de serem recursos estratégicos nacionais tiveram recentemente o interesse científico revigorado com o advento de novas formas de armazenamento/conversão de energia. Esta tese apresenta estudos iniciais sobre a viabilidade técnica da combinação destes recursos que são amplamente disponíveis no Brasil na aplicação de novos dispositivos para armazenamento de energia como baterias e capacitores híbridos, em especifico esta tese demonstra o desenvolvimento de um eletrodo anódico binder-free composto de óxido de vanádio modificado com nióbio para uso em células íons-Li e ensaios sobre a viabilidade do aumento de escala na produção deste. Além disso a tese explora novos materiais baseados nos sistemas MnOx-NbOx e VOx-NbOx e seu respectivo uso em capacitores híbridos e catodos de células íons-Li.

The radical change in the paradigm of how we store and produce energy brings with it new challenges and opportunities for the development of technologies, the transition from an energy matrix based on fossil fuels to renewable energies such as wind and solar, and the replacement of combustion engines by electric vehicles. the development of new energy storage systems that were technically, economically, and mainly environmentally viable. Among the main candidates for the development of new batteries and supercapacitors that can offer greater autonomy and lower cost are the transition metal oxides that, due to their chemical and structural richness, provide energy storage in several different ways, being able to create a synergism between chemical and physical processes to offer higher power density and energy density. Standing out among the transition metal oxides are vanadium oxide (V2O5), niobium oxide (Nb2O5) and manganese oxides (MnOx) which, in addition to being strategic national resources, have recently had scientific interest invigorated with the advent of new forms energy storage/conversion. This thesis presents initial studies on the technical feasibility of combining these resources that are widely available in Brazil in the application of new devices for energy storage such as batteries and hybrid capacitors, specifically this thesis demonstrates the development of a binder-free anodic electrode composed of vanadium oxide modified with niobium for use in Li-ion cells and tests on the feasibility of scale-up in its production. Furthermore, the thesis explores new materials based on the MnOx -NbOx and VOx-NbOx systems and their respective uses in hybrid capacitors and cathodes of Li-ion cells.