Síntesis y caracterización de electrolitos sólidos para baterías de ion-litio por la vía sol-gel

LUCÍA YOHAI; RAÚL PROCACCINI; SERGIO PELLICE

Villa Carlos Paz

Conferencia; Jornadas sobre Nanociencia y Nanotecnología, IV-NanoCórdoba 2017; 2017

Universidad Nacional de Río Cuarto

Las baterías recargables de ion-Li (LIBs) son una fuente de energía prometedora que desde los años ´90 gobiernan el mercado de los dispositivos electrónicos portables y más recientemente intentan ganar terreno en la propulsión de vehículos eléctricos. El electrolito es una parte muy importante de las LIBs, ya que juega un rol crítico en el rendimiento electroquímico y su seguridad. Los electrolitos sólidos se consideran muy prometedores para LIBs dada su mejorada seguridad y buena estabilidad térmica y dimensional [1]. Una estrategia importante para mejorar la conductividad de los electrolitos sólidos es el uso de híbridos orgánico-inorgánicos, que puede lograrse por la vía sol-gel [2], donde se genera una matriz híbrida nanoestructurada de alta homogeneidad y estructura amorfa, muy favorables para la conducción iónica. Aquí se plantea el desarrollo de electrolitos sólidos, utilizando precursores no tóxicos y seguros para el medio ambiente. A través del método sol-gel se obtuvieron películas con distintas composiciones basadas en alquilalcóxidos, sobre substratos inertes de vidrio. Se utilizaron técnicas electroquímicas y espectroscópicas de caracterización entre otras, tales como impedancia electroquímica (EIS), FTIR, SEM, Raman, y análisis térmico (TGA-DTA). Experimentalmente se realizó la preparación y caracterización de electrolitos basados en precursores alcóxidos (tetraetoxisilano; TEOS), alcóxidos orgánicamente modificados (como el propiltrimetoxisilano; PTMS) y la incorporación de iones litio durante la síntesis usando cloruro de litio como precursor. La condensación hidrolítica de TEOS y PTMS por catálisis ácida se llevo a cabo dentro de un caja de guantes con bajo contenido de humedad en atmósfera inerte de N2(g) y se obtuvieron capas electródicas sobre vidrios portaobjetos comerciales por dip-coating a diferentes velocidades de extracción entre 10 y 100 cm min-1, con posterior densificaron por tratamiento térmico (TT) a 110°C durante 2 hs. La optimización en las condiciones de la síntesis y posterior TT permitieron obtener electrolitos homogéneos de entre 1 y 4 µm de espesor, sin fracturas ni separaciones de fase. Por EIS se obtuvieron valores de conductividad de entre 10-7 y 10-4 S cm-1 a T ambiente, observándose mayor conductividad con el incremento del contenido de Li+ o del espesor del material.REFERENCIAS1.D. T. HALLINAN, N. P.BALSARA, ANNU. REV. MATER. RES. 43 (2013) 503.2.D. SAIKIA, Y.-H. CHEN, Y.-C. PAN, J. FANG, L.-D. TSAI, G.T.K. FEY, H.-M. KAO, J. MATER. CHEM. 21 (2011) 10542.