Nueva síntesis de LiMn2O4 usando LiCl como precursor de litio

LUCÍA ISABEL BARBOSA; CARLOS ALBERTO LÓPEZ

San Carlos de Bariloche

Encuentro; XV Reunión Anual de la Asociación Argentina de Cristalografía; 2019

Las baterías recargables de ion litio son de gran importancia en el desarrollo de vehículos eléctricos e híbridos, de los cuales se espera que contribuya a aliviar la creciente contaminación del planeta. Dentro de los materiales para estos dispositivos, la espinela LiMn2O4, con una estructura abierta tridimensional se presenta como un material catódico prometedor para reemplazar al compuesto laminar LiCoO2, debido a su excelente seguridad, bajo costo, amigable con el medio ambiente, alta capacidad teórica, excelentes características de perfil de potencial, facilidad de producción y buena ?rate capability? [1]. En este trabajo se investigó la síntesis de la espinela LiMn2O4 mediante un método alternativo que implicó el uso de LiCl extraído de espodumeno (mineral con un ~8% en Li2O presente en yacimientos de Córdoba y San Luis), como precursor de litio. Esta nueva propuesta presenta ventajas frente a los métodos ya reportados. La primera, es que se aprovecha un mineral diferente como fuente de litio que actualmente no se está explotando en nuestro país y en particular en la provincia de San Luis, que se encuentran importantes yacimientos. La segunda ventaja es que, al utilizar el LiCl como reactivo, se evitan las etapas industriales adicionales para transformarlo en su forma de comercialización actual (Li2CO3), que se obtiene a través del método tradicional de evaporación en salares. Se prepararon diferentes muestras de LiMn2O4 utilizando una relación molar 1:2 de LiCl y MnCO3, respectivamente y calcinando la mezcla en atmósfera de aire a 700 °C durante diferentes periodos de reacción. Posteriormente, las muestras sintetizadas fueron sometidas a un tratamiento térmico a 400 y 500 °C en atmósfera de N2/Cl2. Los estudios de difracción de rayos X confirmaron la formación de la espinela y, asimismo, se confirmó la eficiencia de la cloración como estrategia de purificación de la fase LiMn2O4. El refinamiento por el método de Rietveld evidenció que las muestras sintetizadas pertenecen al sistema cúbico Fd3 ̅m. Las micrografías de microscopía electrónica de barrido mostraron formaciones octaédricas característica del sistema cubico.