EVALUACIÓN DE LA POTENCIALIDAD DE NITRUROS DE CARBONO DOPADOS CON FÓSFORO PARA LA PROTECCIÓN DE LITIO METÁLICO EN BATERÍAS DE LITIO-AZUFRE.

VILLAGRÁN LÓPEZ YESICA CELESTE; LOBO MAZA FLAVIA; LÓPEZ MARÍA BEATRIZ; ZOLOFF MICHOFF MARTÍN

La Plata

Workshop; IX Workshop on Novel Methods for electronic structure calculations; 2021

Universidad Nacional de La Plata

La creciente demanda energética y el alto impacto ambiental que genera el uso de combustibles convencionales nos encamina en la búsqueda de métodos alternativos que sean amigables con nuestro ambiente. En la última década se ha prestado especial atención a dispositivos de conversión y almacenamiento de energía de alto rendimiento [1-3]. En este aspecto las baterías de ion-Litio son en la actualidad las fuentes de energía dominantes en el uso de dispositivos eléctricos, sin embargo, estas baterías casi han alcanzado su límite teórico, no pudiendo satisfacer los requisitos de nuevos sistemas de almacenamiento a utilizarse por ejemplo en vehículos eléctricos [4]. Actualmente hay un gran interés en el desarrollo de nuevos materiales que provean una mayor densidad de energía para las baterías de litio de la próxima generación. Dentro de estas, las de litio – azufre (Li-S) y litio – aire (o Li-aire) son dos de las tecnologías más promisorias en este sentido. Sin embargo, aún existen numerosas problemáticas que deben sortearse antes de que estas nuevas tecnologías puedan convertirse en un producto competitivo en el mercado. En ambos tipos de baterías se utiliza litio metálico como material activo para el ánodo. Si bien este material es ideal para baterías recargables debido a su alta capacidad teórica específica, baja densidad específica y por poseer el potencial electroquímico negativo más bajo, hay dos problemas principales que impiden su desarrollo: Uno es el crecimiento desmedido de dendritas durante los ciclos de carga / descarga, y el otro es la baja eficiencia coulómbica del proceso debido a que la interfase sólida del electrolito (SEI) no es estable. Una de las tantas estrategias que se exploran para poder atacar este problema consiste en proteger el ánodo de litio utilizando polímeros o materiales laminares que modifiquen su superficie.En este trabajo exploramos, mediante cálculos DFT, el potencial de utilizar láminas 2D de nitruros de carbono grafítico (g-C3N4) con diferentes grados de dopaje con fósforo, para proteger los ánodos de litio metálico. Se estudian las propiedades electrónicas de diferentes estructuras que se obtienen sustituyendo tanto átomos de nitrógeno como de carbono en el material prístino, y se analiza cómo esto influye en la adsorción y difusión superficial de litio.