Dilucidando los procesos catódicos de las baterías de ión litio utilizando XASF en celdas electroquímicas in situ

JORI, KHALIL; THOMAS, JORGE E.; GIOVANETTI, LISANDRO J.; SANSERVINO, MIGUEL A.; AZEVEDO, GUSTAVO; FELIX REQUEJO; ARNALDO VISINTIN

San Luis

Encuentro; VIII Encuentro de Física y Química de Superficies VIII Encuentro de Física y Química de Superficies; 2018

Universidad Nacional de San Luis

Paramejorar la eficiencia y el uso de las baterías de ion Li es indispensable teneruna clara comprensión de los procesos que ocurren durante el uso de estossistemas. En ciertas circunstancias, los procesos fisicoquímicos que ocurrenson difíciles de detectar con medidas electroquímicas y, para el caso de lasbaterías de ión litio, la posibilidad de realizar experimentos electroquímicosen una celda clásica abierta de tres electrodos en conjunto con alguna otratécnica física o química es imposible. Los factores que impiden la realizaciónde estos experimentos en conjunto son, por ejemplo, la naturaleza de loselectrodos, electrolitos y las condiciones de trabajo de este tipo de baterías.Por esta razón hemos desarrollado una celda in situ para una batería de iónlitio que es capaz de realizar experimentos de corriente/potencial típicos paraese tipo de baterías y al mismo tiempo experimentos de absorción de rayos Xencima de los materiales activos.Enla literatura reciente se demuestra que la difracción de rayos X in situ juegaun papel importante para dilucidar los cambios de largo alcance que acompañanla litiación/delitiación1.En este trabajo destacamos algunos de los resultados obtenidos recientementeutilizando espectroscopia de absorción de rayos X (XAS) in situ, que brindainformación sobre la estructura atómica y electrónica de materiales catódicosbasados en óxidos de manganeso y en óxido de manganeso/níquel. Estosexperimentos fueron realizados en el borde K del Ni y en el borde K del Mn enla línea DXAS del LNLS2 sobre espinelas de Mn (utilizadas comocátodo) que fueron sintetizadas por el método tradicional de calcinación enfase sólida. Las muestras fueron molidas y acondicionadas para llevar adelantelos experimentos electroquímicos y los de absorción de rayos X en simultáneo.Enambos bordes medidos, K del Ni y K del Mn, se pudo observar una variacióndurante el proceso de descarga. La comparación de estos espectros muestra unamayor variación en el borde K del Ni, lo que muestra que el mayor cambiodurante la descarga está asociado en la variación en el estado de oxidación yel número de coordinación de los átomos de Ni.