Efectos de intercalación del Li en la estructura electrónica del grafito revelados por espectroscopía Raman de rayos X con resolución en momento transferido

PAREDES MELLONE, O.A.; STUTZ, G. E.; CEPPI, S. A.; ROJAS, M.; OTERO, M.; LUQUE, G.; LEIVA, E.; BARRACO DÍAZ, D.E.

Santa fe

Congreso; 104º Reunión Nacional de la Asociación de Física Argentina; 2019

Asociación de Física Argentina

Grafito es actualmente el material m as utilizado como ánodo de baterías de ion-litio. Durante los ciclos de carga/descarga se forman compuestos de intercalación grafito-litio correspondientes a diferentes etapas de litiación. Detalles acerca de efectos de transferencia de carga y modificaciones en la estructura electrónica del grato debido al litio intercalado permanecen poco claros, fundamentalmente debido a la dificultad para abordar el problema desde el punto de vista experimental. Una de las razones es la alta reactividad del litio y la sensibilidad a efectos de superficie de técnicas espectroscópicas convencionales basadas en rayos X blandos o UV. Estos problemas pueden superarse utilizando técnicas basadas en rayos X duros, que proporcionan auténtica información de volumen, como la dispersión inelástica de rayos X.En este trabajo se presentarán resultados de experimentos ex situ mediante dispersión inelástica de rayos X por excitación de electrones de coraza (dispersión Raman de rayos X ?XRS), realizados en el Laboratorio Nacional de Luz de Sincrotrón (Brasil) en muestras de grafito intercalado con litio en primera y segunda etapa de intercalación. Espectros XRS por excitación de electrones 1s del C confirman la invariancia del umbral de excitación hacia estados y un desplazamiento hacia energías menores del umbral de excitación debido a la intercalación de Li, también observado a altas transferencias de momento. Efectos de transferencia de carga del electrón 2s del Li hacia estados desocupados del grafito se manifestaron en el pico de excitación del espectro XRS. Se observó una clara evolución de las principales estructuras espectrales con el incremento de la magnitud del momento transferido, lo que se puede atribuir a la apertura de canales de excitación diferentes al dipolar a altas transferencias de momento. Estos resultados fueron interpretados con cálculos de espectros XRS C1s dependientes del momento transferido por medio de un formalismo de cálculo que incluye efectos de hueco de coraza en el espectro de excitaciones.