INVESTIGADORES
LUQUE Guillermina Leticia
congresos y reuniones científicas
Título:
Estudio de primeros principios sobre almacenamiento de litio en oxido de grafito reducido
Autor/es:
ROBLEDO C, OTERO M, LUQUE G, CAMARA O, BARRACO D, ROJAS M, LEIVA E
Reunión:
Encuentro; Nanocordoba 2014; 2014
Resumen:
Las bater´ıas recargables de ion litio son dispositivos de almacenamiento de energ´ıa con m´ultiples aplicaciones
tecnol´ogicas: desde su uso en dispositivos electr´onicos port´atiles hasta en autos el´ectricos. Actualmente las
bater´ıas de ion litio son comercializadas con ´anodos en base a grafito, ya que ´este es un material de bajo costo
con una capacidad de almacenamiento de iones litio relativamente alta. Este material presenta una capacidad de
almacenamiento te´orica de 372 mAh/g, que corresponde a la intercalaci´on de iones litio en grafito para formar
LiC6.
El desaf´ıo en esta tecnolog´ıa radica en poder incrementar la densidad de energ´ıa almacenada, sin aumentar su
peso ni volumen, manteniendo a la vez su durabilidad y seguridad. Por ello es que existen numerosos intentos de
cient´ıficos y tecn´ologos por desarrollar nuevos y mejores materiales para ´anodos y c´atodos de las bater´ıas. Recientemente,
se han sintetizado nano-laminas de ´oxido de grafito a partir de nanotubos de carbono de pared m´ultiple
[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 incorporaci´on de litio, c´omo defectos, presencia de grupos funcionales de oxigeno y mayor
´area espec´ıfica. Por ejemplo, se ha reportado una capacidad de 460 mAh/g luego de 10 ciclos de carga/descarga
para nano-laminas de grafeno. Algo similar tambi´en ocurre con el ´oxido de grafito. El entendimiento de estas
estructuras a nivel te´orico es fundamental para lograr comprender sus posibilidades y limitaciones en cuanto a su
capacidad de almacenar iones litio.
En el presente trabajo se analiz´o el proceso de litiaci´on de ´oxidos de grafito reducidos (OGR) en base a c´alculos
de primeros principios. Los c´alculos fueron realizados con el paquete Quantum-Espresso que opera en base a la
teor´ıa del funcional de la densidad electr´onica con bases de ondas planas. Se estudi´o la estabilidad de las estructuras
en distintos estados de carga de litio y se encontr´o que los potenciales de litaci´on predichos caen dentro del
intervalo de los valores observados experimentalmente para estos materiales. Finalmente, se analiz´o la naturaleza
qu´ımica del enlace formado entre los ´atomos de litio y las estructuras planteadas, llegando a la conclusi´on de que
la interacci´on 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. C´amara, D. Barraco, M. I. Rojas y E. P. M. Leiva, Electrochimica Acta
140 (2014) 232-237.
NanoC