Estudio In-Situ de baterías de ión Litio mediante absorción de rayos X

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

Berisso

Encuentro; XVIII Encuentro de Superficies y materiales nanoestructurados; 2018

YTEC

Para mejorar el rendimiento y laeficiencia de las baterías en el intercambio de iones Li es indispensable teneruna comprensión clara de los procesos que ocurren durante el uso de estossistemas. Algunas veces,estos procesos fisicoquímicos no pueden detectarse mediante mediciones electroquímicas y, en el caso de las baterías de iones delitio, la posibilidad de hacer experimentos electroquímicos en un esquema  clásico de tres  electrodos abiertos junto con otras técnicasquímicas o físicas es muy difícil. Los impedimentos típicos para este tipo deexperimento son, por ejemplo, la naturaleza de los electrodos, electrolitos ycondiciones de trabajo de estos tipos de baterías, entre otras. Por esta razón,desarrollamos un sistema de celda de batería de ion de litio in situ capaz detrabajar en experimentos típicos de corriente / potencialpara este tipo de baterías y al mismotiempo permitir la realización de experimentos de absorción de rayos X sobrelos materiales activos.Con esta configuración, ahora es posiblecaracterizar diferentes materiales activos anódicos y catódicos mediantetécnicas de espectroscópicas de rayos X como XANES y EXAFS en diferentescondiciones de trabajo, es decir, diferentes estados de carga (SOC) o duranteun funcionamiento potenciodinámico y también en condiciones normales defuncionamiento como ciclos de carga -descarga. El objetivo de este trabajo esenfocar el uso de la misma celda electroquímica no solo para medidas deabsorción de rayos X sino también para otros tipos de técnicas (XRD, XRF, etc.)trabajando en experimentos potenciodinámicos más rápidos o en condiciones decorrientes más altas. En este trabajo presentamos nuestros resultados recientesobtenidos enla línea DXAS del  LNLS con una celdarealizada en el INIFTA para una espinelade 5 Volts (LiNi0,5Mn1,5O4) en condiciones de trabajo catódicas. LaFigura 1(a)muestra una imagen de la celda mencionada (dentro del adaptador) listo paratrabajar en la línea de luz y (b) perfil de potencial de descarga de la celda a-300 μA decorriente entre 5V y 2V. LaFigura 1 (c) muestra los espectros XANES de losbordes K del Mn y del Ni durante la descarga.