Estudio del mecanismo de nucleación del Li2O2 en catalizadores de CeO2 para baterías de litio-oxígeno

BARRAL MARIA ANDREA; VILDOSOLA, VERONICA; CORTES, HENRY A.; CORTI, HORACIO R.; SERIANI, NICOLA

Encuentro; Encuentro INN2020; 2020

La adición denanopartículas de ceria (CeO2) al cátodo de una batería delitio-oxígeno ha mostrado aumentar la capacidad, reducir elsobrepotencial de carga y mejorar la ciclabilidad. Con el objetivo deentender los mecanismos involucrados en estas mejoras, en estetrabajo estudiamos mediante simulaciones atomísticas basadas en lateoría funcional de la densidad, las primeras etapas de lanucleación de Li2O2 en las superficiesestequiométricas y reducidas de la ceria. Encontramos que lasenergías de adsorción son más fuertes en la ceria que en elgrafeno, es decir, la nucleación se llevaría a cabo principalmenteen el óxido. El proceso de adsorción de O2 es el quedetermina los sitios de nucleación para la formación de Li2O2en las diferentes superficies de CeO2. En la superficiereducida (100), el LiO2 tiende a absorberse de formadisociativa, abriendo la posibilidad de la formación de otrasespecies distintas al producto final deseado, el Li2O2. Por el contrario, se encontraron propiedades óptimas para lasuperficie reducida (110). Por lo tanto, esta última debería ser lasuperficie más activa para la nucleación de Li2O2entre todas las superficies de ceria de bajo índice. Estos hallazgospodrían allanar el camino para producir mejores cátodos para lasbaterías de Li-oxígeno mediante la adición de nanopartículas deceria cuidadosamente diseñadas, que maximice la exposición de lafaceta más favorable.