Caracterización Fisicoquímica De Espodumeno Como Estudio Preliminar Para La Obtención De Material Catódico De Baterías Ion Litio.

E BARONE ; VISINTIN A.; LUCIA BARBOSA

Montevideo

Conferencia; XXIV CONGRESO DE LA SOCIEDAD IBEROAMERICANA DE ELECTROQUÍMICA,; 2020

SOCIEDAD IBEROAMERICANA DE ELECTROQUÍMICA

El litio es un elemento que cobra cada vez más importancia principalmente por el desarrollo de acumuladores de energía eléctrica. Los principales depósitos del mismo lo constituyen los salares cuyas salmueras permiten obtenerlo con relativa facilidad, en concentraciones entre el 0,2-0,8 % p/p. La extracción de litio de minerales de roca dura, como el espodumeno (LiAlSi2O6), presenta las ventajas de mayores contenidos de litio, de 2-8 % p/p en Litio, velocidades de recuperación alta y procesos rápidos. El mineral espodumeno aparece en depósitos pegmatíticos de nuestro país en las provincias de Córdoba, San Luis y Salta. Este mineral es el más abundante en litio de las pegmatitas. Está asociado a diversos minerales tales como cuarzo, feldespato potásico, plagioclasas y micas. En el presente trabajo se realizó una caracterización fisicoquímica de una muestra de espodumeno. Se usaron técnicas de difracción de rayos X de polvo (DRXP) para identificar las fases presentes y espectrometría infrarroja con transformada de Fourier (FTIR) para detectar las especies aniónicas en la muestra original y la muestra calcinada a 1100 °C. Los resultados de DRX mostraron que la muestra original está compuesta por la fase α-espodumeno (PDF 89-6663) e impurezas de cuarzo (PDF 89-8951), albita (PDF 89-6423) y muscovita (PDF 89-5402). El patrón de difracción de la fase calcinada evidenció la presencia de la fase β-espodumeno (76-0921). Asimismo, se pudo observar en el espectro FTIR correspondiente a la muestra convertida a la fase β-espodumeno, la intensa banda de los estiramientos antisimétricos de los grupos estructurales (Si,Al)O4 entre 700 y 1200 cm-1 y las deformaciones angulares correspondientes ubicadas en 340 y 527 cm-1[3]. La transformación de la fase α a β asegura la disponibilidad del litio al ocupar un sitio de coordinación octaédrica de fácil extracción. Una vez obtenida la fase β-espodumeno puede ser sometida a cloración con CaCl2 a 900 °C en atmósfera de N2 para la extracción de litio como LiCl con una pureza del 98.6% p/p. En investigaciones previas pudimos corroborar que este producto se puede utilizar como precursor de litio en la síntesis del material catódico LiNi0.5Mn1.5O4 de baterías de alto voltaje. Este material fue estudiado en configuración de semicelda y celda completa en celdas tipo botón, obteniéndose un buen rendimiento electroquímico en ambos casos. Se alcanzó un valor de capacidad especifica de 100 mAhg-1 después de 100 ciclos de carga/descarga a 0.2C en semicelda. La capacidad de la celda a 0,1C en configuración de celda completa se estabilizó en 60 mAhg-1 y el de eficiencia coulombica en 98%. El estudio de ratecapability a 0.1, 0.2, 0.5, 0.8 y 1C evidenció un valor de capacidad de la celda en configuración completa de 75 mAh g-1 cuando retorna a 0.1C.