Influencia de las condiciones de coprecipitación de NixMnyCoz(OH)2, utilizados como precursores en cátodos de baterías de ión litio

PARA, M. LAURA; SHIEA, MOHSEN; ALIDOOST, M.; BUFFO, A.; BOCCARDO, GIUANLUCA; MARCHISIO, DANIELE

Congreso; XXIV Congreso de la Sociedad Iberoamerica de Electroquimica; 2020

Las baterías de iones de litio abundan en una gran variedad de dispositivos. Dentrode los cátodos tradicionales se encuentran los óxidos de litio y metales de transición (ej.LiCoO2) que son de fácil preparación y tienen un buen rendimiento. Recientemente, se handesarrollado nuevas composiciones para los cátodos, como por ejemplo Li(NixMnyCoz)O2(x+y+z=1) ya que presenta ventajas porque reduce los altos costos y la toxicidad asociadoscon el cobalto, y presenta un buen balance entre capacidad, ciclablidad y estabilidadtérmica.[1] Estos cátodos se puede obtener por calcinación del precursor NixMnyCoz(OH)2(hidróxido de NMC) con LiOH. Un método económico y escalable para sintetizar hidróxidode NMC es mediante la coprecipitación de los metales de transición con un agenteacomplejante en medio básico. Existen datos experimentales limitados sobre este procesode coprecipitación y su influencia en las características de las partículas primariasresultantes, como su distribución de tamaño (PSD), área superficial y porosidad. Además,existen pocos modelos computacionales que brinden una herramienta predictiva paradeterminar las características mencionadas anteriormente y para comprenderla influenciadel mezclado en la precipitación de partículas.En este trabajo, proponemos el estudio sistemático de la influencia de las condicionesde síntesis en la coprecipitación para posteriormente validar un nuevo marco computacionalque permita predecir la coprecipitación de los hidróxidos de NMC. Finalmente, estudiar larelación entre las características del hidróxido obtenido como morfología, tap densidad, PSDy el comportamiento electroquímico del óxido obtenido a partir del mismo.Los hidróxidos de NMC se sintetizaron a través de un proceso de coprecipitación quese llevó a cabo dentro de un reactor de vórtice a microescala con cuatro entradas, cada unapara el ingreso de las soluciones a la cámara de mezclado. Todos los experimentos serealizaron bajo atmósfera de N2, variando las proporciones de Ni, Mn y Co, y las velocidadesde flujo. Las partículas resultantes se caracterizaron para evaluar la tap densidad, la PSD yla morfología, con DLS, SEM. Finalmente, el Li(NixMnyCoz)O2 obtenido de cada hidróxido seutilizó como cátodo y se caracterizó electroquímicamente analizando su capacidadespecífica y ciclabilidad, en celdas botón.