Deposición de Mg2+ en presencia de haluros para aplicación en baterias

ESTEFANIA COLOMBO; GUSTAVO BELLETTI; RENAT NAZMUTDINOV; PAOLA QUAINO

Bahía Blanca

Congreso; XXIV CONGRESO ARGENTINO DE FISICOQUÍMICA Y QUÍMICA INORGÁNICA; 2025

La disolución y deposición de metales son procesos claves en electroquímica y en el desarrollo de baterías, especialmente para tecnologías emergentes que buscan superar las limitaciones de las baterías de litio [1]. Las baterías de magnesio, por ejemplo, presentan ventajas potenciales sobre las de litio debido a la mayor densidad de energía del Mg2 + y su menor costo. Sin embargo, la intensa solvatación de los iones multivalentes y la necesidad de los mismos de formar complejos para facilitar la deposición [2], conlleva a considerar un estudio más detallado, a fines de evaluar con precisión su aplicabilidad. Aunque existe un vasto conocimiento experimental sobre la deposición metálica, la cinética a nivel atómico aún plantea desafíos, particularmente para los casos de iones multivalentes, que usualmente requieren de la formación de complejos que ayuden a reducir la barrera energética en el proceso de deposición.  Por esto, este trabajo se enfoca en la deposición de magnesio en presencia de cloruros, y considerando soluciones no acuosas, ya que ofrecen mayor estabilidad que los solventes acuosos y permiten explorar nuevos materiales para baterías. Es así que utilizando métodos basados en la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT) y simulaciones de dinámica molecular, se analizaron los procesos de deposición deposición metálica, evaluando los cambios energéticos y electrónicos asociados, así como también el impacto del solvente. Los cálculos realizados con herramientas como VASP, SIESTA y LAMMPS permitieron modelar la interacción entre los iones y la superficie metálica, investigar la formación de complejos y evaluar propiedades cinéticas en disolventes no acuosos. Los resultados preliminares destacaban que la deposición de iones monovalentes como Ag+ y Cu+ es más eficiente que la de iones divalentes, debido a las barreras energéticas asociadas con la ruptura de capas de solvatación. Esta investigación amplía el entendimiento teórico de estos procesos, demostrando que en la deposición de un metal divalente como el Mg 2+ la etapa condicionante es el primer intercambio electrónico, en tanto que el segudo intercambio está favorecido, al igual que en el caso de los iones monovalentes. Por otro lado, la presencia de cloruros no demostró ser condicionante de la ocurrencia de estos eventos. Estos hallazgos representan un aporte significativo para el diseño de baterías más eficientes y sostenibles, contribuyendo así a la transición hacia tecnologías limpias para la generación y almacenamiento de energía. Referencias[1] Bucur, C. B. Challenges of a rechargeable magnesium battery: a guide to the viability of this post lithium-ion battery. Springer, 2017.[2] Nazmutdinov, R.; Quaino, P.; Colombo, E.; Santos, E.; and Schmickler, W. Phys. Chem. Chem. Phys. 2020, 22(25).