INFIQC   05475
INSTITUTO DE INVESTIGACIONES EN FISICO- QUIMICA DE CORDOBA
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
Estudio de primeros principios sobre el almacenamiento de litio en óxido de grafito reducido
Autor/es:
ROBLEDO, CARLA BELEN; OTERO, MANUEL; LUQUE, GUILLERMINA; CÁMARA, OSVALDO; BARRACO, DANIEL; ROJAS, MARIANA ISABEL; LEIVA, EZEQUIEL PEDRO
Lugar:
Córdoba
Reunión:
Congreso; NanoCórdoba 2014; 2014
Resumen:
Las baterías recargables de ion litio son dispositivos de almacenamiento de energía con múltiples aplicaciones tecnológicas: desde su uso en dispositivos electrónicos portátiles hasta en autos eléctricos. Actualmente las baterías de ion litio son comercializadas con ánodos en base a grafito ya que es un material de bajo costo con un almacenamiento de iones litio relativamente alta. Este material presenta una capacidad de almacenamiento teórica de 372 mAh/g, que corresponde a la intercalación de iones litio en grafito para formar LiC6. El desafío en esta tecnología radica en poder incrementar la densidad de energía almacenada, sin aumentar su peso ni volumen, manteniendo a al vez su durabilidad y seguridad. Por ello es que existen numeroso intentos de científicos y tecnólogos por desarrollar nuevos y mejores materiales para ánodos y cátodos de las baterías. Recientemente, se han sintetizado nano-hilos de óxido de grafito a partir de nanotubos de carbono de pared múltiple [1,2]. Este material excede la capacidad de almacenamiento de litio comparada con otros materiales carbonosos. En general, el mejoramiento en la capacidad de almacenamiento en las nano estructuras de carbono se debe a sitios adicionales de incorporación de litio, cómo defectos, presencia de grupos funcionales de oxigeno y mayor área específica. Por ejemplo, se ha reportado una capacidad de 460 mAh/g luego de 10 ciclos de carga/descarga para nano hilos de grafeno. Algo similar también ocurre con el óxido de grafito. El entendimiento de éstas estructuras a nivel teórico es fundamental para lograr comprender sus posibilidades y limitaciones en cuanto a su capacidad de almacenar iones litio. En el presente trabajo se analizó el proceso de litiación de óxidos de grafito reducidos (OGR) en base a cálculos de primeros principios. Los cálculos fueron realizados con el paquete Quantum-Espresso que opera en base a la teoría del funcional de la densidad electrónica con bases de ondas planas. Se estudió la estabilidad de las estructuras en distintos estados de carga de litio y se encontró que los potenciales de litación predichos caen dentro del rango de los valores observados experimentalmente para estos materiales. Finalmente, se analizó la naturaleza química del enlace formado entre los átomos de litio y las estructuras planteadas, llegando a la conclusión de que la interacción Li- OGR es totalmente diferente a la existente entre Li y grafito puro [3]. 1) T. Bhardwaj, A. Antic, B.Pavan, V. Barone, B. D. Fahlman, J. Am. Chem. Soc. 132 (2010) 12556?12558. 2) M. E. Stournara, V. B. Shenoy, Journal of Power Sources 196 (2011) 5697?5703. 3) C.B. Robledo, M. Otero, G. Luque, O. Cámara, D. Barraco, M. I. Rojas y E. P. M. Leiva, Electrochimica Acta 140 (2014) 232?237.