Estudio de la intercalación de AlF3 en grafito mediante técnicas de caracterización de superficies (XPS y STM) y volumen (RBS)

FREGENAL, DANIEL; PASSEGGI (JR), M; BERNARDI, GUILLERMO; ALBANESI, E.A.; CANDIA, ADRIANA E.; RODRIGUEZ, SINDY; RUANO SANDOVAL, G.; FREGENAL, DANIEL; PASSEGGI (JR), M; BERNARDI, GUILLERMO; ALBANESI, E.A.; CANDIA, ADRIANA E.; RODRIGUEZ, SINDY; RUANO SANDOVAL, G.

Encuentro; CaracterizAR 2020 Caracterización de Materiales 1er Encuentro Virtual; 2020

Universidad Nacional de Cordoba

En los últimos años, el estudio de las baterías de iones recargables ha ganado gran interés, por serdispositivos con alta capacidad energética, alto rendimiento y de fácil adaptación a la industria. Engeneral, las baterías de iones funcionan mediante la -intercalación de átomos/moléculas en un material de cátodo, y para mejorar su funcionamiento es fundamental investigar los materiales que se utilizan como electrodos, así como también los átomos/moléculas intercalantes.El material más usado como cátodo en las baterías de iones es el grafito, fundamentalmente por sucapacidad de captar en su interior iones, átomos o moléculas. Los procesos intercalación, difusión y adsorción de átomos/moléculas que provean transporte de cargas en grafito son fundamentales en la operación del cátodo, ya que, por un lado, la capacidad y el voltaje de los electrodos vienen determinados por la estructura y la energía de enlace de los átomos/moléculas con el grafito y, por el otro, la dinámica de difusión ayuda a determinar los parámetros en operación de dispositivos de almacenamiento. Para entender la dinámica de intercalación de fluoruro de aluminio (AlF3) en grafito, elegimos el caso más simple: exposición de grafito pirolítico altamente orientado (HOPG) a AlF3 gaseoso en ultra alto vacío. Caracterizamos el sistema en distintas instancias de dosado de AlF3 por espectroscopia de fotoelectrones producidos por rayos X (XPS), microscopia de barrido de efecto túnel (STM) y espectroscopia de iones retrodispersados de Rutherford (RBS). Interpretando los resultados de las distintas técnicas a la luz de cálculos mecano-cuánticos en el formalismo del funcional densidad (DFT), determinamos que el proceso de difusión interláminas en el grafito domina por sobre la adsorción y que el espesor de penetración en el sustrato está controlado por la cantidad de defectos superficiales.