TiO2 como material de ánodo para baterías de ión litio: un estudio computacional

F. P. BONAFÉ; F.Y. OLIVA; G. L. LUQUE

Córdoba

Congreso; 5to Congreso Nacional y 4to Congreso Iberoamericano de Hidrógeno y Fuentes sustentables de Energías (HYFUSEN); 2013

Los compuestos basados en TiO2 son prometedores candidatos como materiales de ´anodo para bater´ıas de ion litio. Se ha encontrado experimentalmente que su potencial de operación evita la deposición de litio metálico, mejorando la seguridad respecto de otros materiales y que el cambio de volumen por la intercalación de Li+ en los ciclos de descarga/recarga es despreciable [1, 2]. Algunos polimorfos de TiO2 presentan alta velocidad de transferencia de carga debida a iones Li+ a nivel superficial (mayor velocidad de carga), mientras que otros permiten un mayor almacenamiento de litio interfacial (mayor densidad energética). Ambas propiedades resultan de vital importancia para el desarrollo de baterías destinadas a impulsar autos eléctricos. Los estudios teóricos brindan información acerca de la energética y la dinámica de los procesos de inserción y difusión de Li+ . Hasta ahora, sólo se ha estudiado la migración de Li+ en el bulk de los materiales [3, 4], brindando valiosa información sobre la transferencia de carga en materiales con litio ya intercalado. Sin embargo, no se han realizado cálculos para la adsorción e inserción de Li+ solvatado en superficies estables de TiO2 , lo cual constituye uno de los procesos más importantes en el funcionamiento de una batería. En el presente trabajo, se estudi´o la interacción de Li+ en superficies de TiO2 anatasa (101) y rutilo (110) incluyendo agua de solvatación explícita. El formalismo utilizado es el de la teor´ıa del funcional de la densidad electrónica (DFT) aplicado a superficies periódicas, con bases de ondas planas. M´etodo