ESTUDIO Y CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA DEL MINERAL ESPODUMENO PROVENIENTE DE PEGMATITAS DE ORÍGEN NACIONAL PARA LA OBTENCIÓN DE MATERIAL CATÓDICO DE BATERÍAS ION LITIO

VICENTE BARONE; LUCÍA BARBOSA; MIGUE SANSERVINO; ARNALDO VISINTIN

La Plata

Congreso; XXII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2021

Universidad Nacional de La Plata

Introducción. El método más común y económico para la obtención de litio para el creciente uso en baterías es el de la extracción de salares lo que compromete grandes cantidades de aguas continentales y un lento proceso de evaporación (18 meses). Nuestro país es líder en el mundo en la producción de carbonato de litio junto con Chile y Bolivia. La propuesta alternativa es la extracción de litio de pegmatitas (roca ígnea) presente en amplias zonas de las Sierras Pampeanas a partir de α- espodumeno mediante tratamiento térmico presenta una serie de ventajas. Para avanzar en el conocimiento de las características estructurales y espectroscópicas de este tipo de espécimen mineral y el transformado a su fase β-espodumeno (luego del tratamiento térmico a 1100 °C) se confirma su presencia por DRX y FTIR. Resultados. El estudio de estas fases, realizado por difractometría de rayos X en polvo identificó sobre la muestra original la presencia de α-espodumeno [LiAlSi2O6] (monoclínico SG C2/c) con PDF 89-6663, cuarzo [SiO2] con PDF 89-8951, Albita [Na(AlSi3O8)] con PDF 89- 6423 y moscovita [KAl2(AlSi3O10)(OH,Li)] con PDF 89-5402, mientras que luego del tratamiento térmico se encuentra β-espodumeno [LiAlSi2O6] (tetragonal SG P43212) con PDF 76-0921 cuya espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) presenta estiramientos antisimétricos de los grupos estructurales (Si,Al)O4 entre 700 y 1200 cm-1 y deformaciones angulares correspondientes ubicadas en 340 y 527 cm-1. Las caracterizaciones fisicoquímicas en materiales activos para baterías de ion litio demostraron que la síntesis fue exitosa. Con respecto a las pruebas electroquímicas, se realizaron pruebas de vida voltamperométricas y ciclos de carga - descarga con una capacidad de 120 mAhg-1. Conclusiones. La muestra estudiada está compuesta principalmente de α-espodumeno, lo acompañan otros minerales tales como cuarzo, albita y moscovita. Este mineral se transforma a su fase β-espodumeno al calcinarlo a 1100 °C. La presencia de esta fase fue confirmada por DRX y FTIR. De esta forma se asegura la disponibilidad del litio al ocupar un sitio de coordinación octaédrica de fácil extracción (con más del 34% en volumen para los mismos elementos). Esta propuesta se presenta como alternativa a los procesos hidrometalúrgicos tradicionales: no requiere de agua como medio de reacción, se empleará un reactivo de bajo costo (como es el cloruro de calcio), no se generan aguas ácidas como residuos del proceso y no se generan gases contaminantes. Se puede concluir que el mineral espodumeno se puede usar como materia prima en baterías ion litio.