Materiales nanoestructurados para electrodos de baterías de ion de litio

P.S. MARTINEZ; M.A. ZENSICH; G.M. MORALES; F. RUIZ; E. LIMA JR.; M.S. MORENO

San Carlos de Bariloche

Encuentro; XVII Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados NANO 2017; 2017

Centro Atomico Bariloche

Dentro de los principales problemas que presentan los materiales para electrodos de baterías de ion de litio se encuentran la baja conductividad eléctrica y baja difusividad iónica. Entre las estrategias más utilizadas para mejorar estas propiedades se encuentran el recubrimiento de las partículas con una capa conductora de carbono y métodos de síntesis que produzcan partículas con morfologías y dimensiones nanométricas [1]. En este trabajo se presentan los resultados de la síntesis de materiales para electrodos de baterías de ion de litio por diferentes métodos y su caracterización por difracción de rayos-X (DRX) y microscopía electrónica de transmisión (TEM), Fig (1). Entre las muestras estudiadas se encuentran: a) fosfato de litio y hierro (LiFePO4) sintetizado por descomposición de reactivos organometálicos a alta temperatura, b) LiFePO4 sintetizado por vía solvotermal, y c) materiales compuestos Oxihidróxido de hierro/Oxido de grafeno reducido (FeOOH/rGO), obtenidos por medio de hidrólisis forzada. En la primera síntesis se utilizaron acetilacetonatos como reactivos y una temperatura de reacción de 380°C. Como resultado de la misma se obtienen partículas con tamaños del orden de 30-40 nm con diversas morfologías. La síntesis de LiFePO4 por vía solvotermal se realizó utilizando un autoclave a una temperatura de 200°C en solvente orgánico, de esta manera se consiguen partículas con forma de placas de 400 x 400 nm y un espesor de 10 nm aproximadamente. Por otro lado, los compuestos de FeOOH/rGO se obtuvieron por hidrólisis forzada utilizando como reactivos cloruro o nitrato de hierro y urea, con adición de rGO. Estas síntesis se realizaron a una temperatura de 80°C con diferentes intervalos de tiempo dando como resultado nanopartículas y nanovarillas. Las diferentes síntesis utilizadas nos muestran las soluciones que ofrecen cada una de ellas a los problemas mencionados: en la descomposición de reactivos organometalicos se obtienen nanopartículas en un medio que a la vez sirve de fuente de carbono para la capa conductora, en solvotermal con una síntesis sencilla se logra una morfología conveniente para la difusión del ion de litio y en materiales compuestos el GO permite un ?anclaje? para el material activo, mejora la conducción eléctrica y posibilita un electrodo flexible Referencias: [1] J. Lu, Z. Chen, Z. Ma, F. Pan, L. Curtiss, K. Amine, Nature Nanotechnology 11 (2016) 1031?1038.