Estudio estructural de ánodos de NP Si-carbono para baterías de Li usando RMN

PRIMO E. ; VACA CHAVEZ F.; RUDERMAN A. ; MONTI G.A.; VALENTINUZZI M.C.; BARRACO D.

Berisso

Congreso; XVIII Encuentro de superficies y materiales nano-estructurados Y-TEC; 2018

Las baterías de ion Li (LIBs) tienen una amplia gama de aplicaciones, lo cual ha motivado su estudio para mejorar su rendimiento y reducir costos. Una estrategia para lograr aumentar la capacidad de energía es usar sustitutos de grafito en el ánodo; dado que el silicio presenta una alta capacidad teórica de almacenamiento y bajo precio, resulta ser un buen candidato para reemplazar al grafito.Las baterías recargables de ion litio son actualmente utilizadas como fuentes de energía de dispositivos electrónicos portátiles, presentando una alta densidad de energía por unidad de volumen. Al poder ser utilizadas también en vehículos eléctricos, se presentan además como una buena opción no solamente desde el punto de vista económico sino también ambiental. Para los electrodos negativos de las baterías se utiliza carbón, debido a su capacidad (372 mA h g-1). Las investigaciones actuales se centran en encontrar materiales nuevos, de bajo costo, seguros y con alta capacidad; en ese sentido, los ánodos de silicio son una buena opción ya que presentan una elevada densidad de energía (3572 mA h g-1) y una capacidad volumétrica aproximadamente 10 veces mayor que la de grafito.Sin embargo, el inconveniente de estos materiales es que la alta capacidad está asociada con cambios en el volumen de hasta un 300%, lo cual puede resultar en la fractura de las partículas más allá del inconveniente debido a la expansión de la celda. Para solucionar esto se han propuesto diversas alternativas como el uso de electrodos de silicio y carbón con un binder de CMC para mantener el contacto entre las partículas después de varios ciclos de carga/descarga; limitar los voltajes de ciclado, lo cual implica resignar capacidad. En el presente trabajo se estudian los electrodos negativos de baterías de ion litio modificados con nano partículas de silicio, analizando su comportamiento a lo largo de distintos números de ciclos. Se analizan muestras preparadas con dos tipos de pinturas, PAA ácido y PAA básico a los fines de determinar cuál es la más conveniente para aumentar la ciclabilidad del electrodo.