CETMIC   05378
CENTRO DE TECNOLOGIA DE RECURSOS MINERALES Y CERAMICA
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
USO DE m-Li2ZrO3 COMO RECUBRIMIENTO EN SEPARADORES DE BATERÍAS DE LITIO
Autor/es:
GÓMEZ, SOFÍA; VISINTIN, ARNALDO; GAMBA, MARTINA; SUAREZ, GUSTAVO; YASNÓ, JUAN PABLO; REAL, SILVIA
Lugar:
Rosario
Reunión:
Jornada; 4tas Jornadas Nacionales de Investigacion Cerámica (4tas JONICER 2019); 2019
Institución organizadora:
Instituto de Física de Rosario (CONICET-UNR), Universidad Tecnológica Nacional Regional San Nicolás y Asociación Técnica Argentina de Cerámica (ATAC)
Resumen:
La transición energética -que implica entre otras cosas el reemplazo de combustibles fósiles por fuentes de energía renovables- demanda el desarrollo de dispositivos de almacenamiento de energía con alta densidad de energía y larga vida útil. Actualmente, muchas investigaciones están dirigidas a mejorar las baterías comerciales y hacerlas más eficientes y asequibles. En ese sentido, el uso de ánodos metálicos de litio para baterías de próxima generación aumentaría hasta diez veces la capacidad obtenida de las baterías vigentes, aunque la reactividad de litio y la formación y el crecimiento de dendritas representan los principales obstáculos. Así también, el LiNi0.5Mn1.5O4 es un material de cátodo de alto voltaje para baterías de iones de litio y se postula como una alternativa prometedora a las más utilizadas en el mercado (derivadas del LiCoO2) por su alta potencia, bajo costo y por ser más convenientes desde el punto de vista ecológico, ya que no contienen en su composición elementos tóxicos. Sin embargo, se observa un rápido desvanecimiento de su capacidad debido a la disolución, migración y deposición de manganeso sobre el material del ánodo. Por otro lado, los materiales a base de zirconio se han convertido en candidatos trascendentales para baterías y supercondensadores de próxima generación por sus características químicas y físicas distintivas [1]. En este trabajo, se utilizó un recubrimiento de m-Li2ZrO4 en el separador de celdas de litio, como intercapa para prevenir tanto la formación de dendritas en ánodos de litio, como la migración de Mn en cátodos de alto voltaje. El m-Li2ZrO4 fue preparado por reacción en estado sólido, empleando un 5% de exceso de Li2CO3 respecto a ZrO2, seguido de molienda y tratamiento térmico a 1000 °C durante 12 h (ver Yasnó et al. en este mismo congreso). Los materiales obtenidos se dejaron a temperatura ambiente y se molieron en molino de bolas por 20 h hasta adquirir tamaños menores a malla #100. El producto se mezcló con fluoruro de polivinilideno (PVDF) en relación 80:20 y se formó una suspensión con n-metilpirrolidona, la cual fue aplicada sobre el separador Celgard H2010®. El separador con y sin recubrimiento fue empleado en celdas simétricas de Li, para estudiar su efecto en la formación de dendritas (estudios de Li plaiting & stripping) y en celdas LiNi0.5Mn1.5O4 vs. Li, para evaluar su capacidad de retención de Mn durante el ciclado. En los estudios de Li plaiting & stripping pudo observarse que el comportamiento es estable durante doscientos ciclos usando densidades de corriente de 1 y 5 mA/cm2. Sin embargo, los valores de sobrepotencial promedio asociados a la difusión de iones de litio fue mayor en la celda con el recubrimiento de Li2ZrO4 (62 mV y 80 mV, respectivamente) que en la celda sin recubrimiento (2 mV y 6 mV, respectivamente). Sería necesario optimizar el espesor de la película, así como el tamaño de partícula del Li2ZrO4, entre otros parámetros, para disminuir los sobrepotenciales asociados al proceso.