CÁLCULOS AB-INITIO DE TITANATOS DE LITIO Y DE SODIO, COMO ÁNODOS DE BATERÍAS DE ION-LITIO

MARÍA CECILIA GIMÉNEZ; LUIS REINAUDI; SEBASTIÁN AMAYA RONCANCIO; SUSANA CHAUQUE; FABIANA Y. OLIVA; OSVALDO R. CÁMARA; EZEQUIEL P. M. LEIVA

Congreso; 1er Encuentro Nacional sobre Litio; 2021

Foro interuniversitario de especialistas en litio / Consejo Interuniversitario Nacional

Una batería de ion-litio contiene un ánodo (típicamente de grafito), un cátodo comúnmente formado por un óxido metálico y un electrolito que consiste en una solución de sal de litio en un solvente orgánico. Como alternativa a los tradicionales ánodos de grafito, se pueden utilizar también ánodos de titanatos de litio o de titanatos de sodio, los cuales presentan ventajas y desventajas en relación a los primeros.En el presente trabajo, se realizaron cálculos ab initio, dentro del marco de la teoría del funcional de la densidad (DFT), para diferentes compuestos de titanato de litio, relacionados con la espinela Li4Ti5O12 (cuya forma litiada es Li7Ti5O12) y titanatos de sodio (en particular loscompuestos Na2Ti3O7 y Na2Ti6O13).Debido a la complejidad de la estructura de los compuestos Li4Ti5O12 y Li7Ti5O12, en la primera etapa de este trabajo, se analizaron los compuestos relacionados LiTi 2O4 y Li2Ti2O4. En una etapa posterior, algunos átomos de Ti en estas estructuras fueron reemplazados sistemáticamente por átomos de Li en los sitios cristalográficos correspondientes para construir la estructura del compuesto de interés (Amaya-Roncancio et al., 2020).Para el caso del titanato de litio, promediando las energías de las estructuras parcialmente sustituidas, el potencial de litiación fue estimado en 1,60 V, en excelente acuerdo con el valor experimental. A partir de cálculos de NEB, el coeficiente de difusión fue estimado en 1,67 10−11 cm² s−1, mostrando un acuerdo razonable con los valores experimentales (Chauque S. et al., 2017).Para los titanatos de sodio, se estudió la posible inserción de un átomo de Litio en diferentes sitios de la estructura original, en busca de los energéticamente más favorables. Con el fin de realizar un estudio comparativo, también se analizó la inserción de átomos de sodio en los mismos sitios, en busca de otras opciones, como la posibilidad de estudiar baterías de ion-sodio.