Identificación de polisulfuros mediante dispersión Raman de rayos X: análisis de Li2S6 a través de simulaciones

MAYORGA QUARIN, SANTIAGO; PAREDES MELLONE, OSCAR A; LUQUE DI SALVO, JAVIER; LUQUE, GUILLERMINA L.; STUTZ, GUILLERMO E.

Rio Cuarto

Congreso; XXI Encuentro de superficies y materiales nanoestructurados (NANO 2022); 2022

Facultad de Ciencias Exactas, Fisico-Químicas y Naturales - Universidad Nacional de Río Cuarto

En las baterías de Li-S la reducción del azufre, durante la descarga, produce que este se disuelva en el electrolito formando polisulfuros de litio con cadenas de distinta longitud (Li 2Sx). Poder identificar la formación de dichos polisulfuros en las baterías es determinante para comprender los distintos procesos que ocurren durante el funcionamiento de las mismas. La espectroscopía Raman de rayos X (XRS) es una técnica que ha mostrado eficacia en el análisis de otros materiales activos de baterías ion-Litio, como el grafito [1], pudiendo obtener información en función tanto de la energía transferida (w), como del momento transferido (q). Esta técnica es sensible al número atómico y además, debido a la alta penetración de los rayos X, la técnica nos permite estudiar las muestras en distintos entornos, pudiendo ser usada para la especiación de los polisulfuros en distintos solventes o también realizar experimentos in-operando. En este trabajo se presentarán simulaciones de espectros de excitaciones electrónicas de XRS para distintos confórmeros del polisulfuro Li2S6 [2], analizando transiciones electrónicas que se producen desde niveles 2s y 2p hacia estados desocupados, en cada átomo de azufre del polisulfuro. Las simulaciones sellevaron a cabo usando un formalismo de cálculo basado en la ecuación de Bethe-Salpeter [3]. Se mostrarán resultados tanto para moléculas aisladas como para moléculas inmersas en un solvente continuo, modelado a través de la constante dieléctrica del medio. Se analizarán las principales estructuras espectrales de XRS 2s y 2p del azufre, tanto en el polisulfuro, como en Li 2S y el a-S8, y se discutirá su potencial aplicación como rasgo referencial para la identificación del polisulfuro. Al incorporar un solvente continuo se ve que el mismo no aporta cambios a las estructuras delespectro de pérdidas de energía, aunque sí desplaza de forma rígida todo el espectro hacia energías más altas. Se observa que al aumentar q se desfavorecen transiciones dipolares desde los niveles 2s a los 2p, mientras que por otro lado se favorecen transiciones desde los niveles 2p a niveles 3p (transiciones cuadrupolares).