Estudio teórico-experimental de la intercalación de AlF3 en grafito

ADRIANA CANDIA; SINDY JULIETH RODRÍGUEZ SOTELO; MARIO PASSEGUI; ALBANESI, E.A.; JULIO FERRÓN; GUSTAVO RUANO

Montevideo

Encuentro; VIII Reunión Nacional de Sólidos encuentro Bi-nacional; 2019

Facultad de Ingeniería de la Universidad de la República (Senda Nelson Landoni 631, Montevideo).

Las baterías de doble ion (DIBs), se basan en la intercalación (extracción) de cationes y aniones en los ánodos y los cátodos de las baterías cuando están cargadas (descargadas). Los aniones son proporcionados por un electrolito, en lugar del ánodo o cátodo. El principal desafío es encontrar un electrolito electroquímicamente estable que tenga una intercalación (de-intercalación) reversible de los aniones hacia (desde) el electrodo. El grafito es uno de los materiales más utilizados por su estructura en capas altamente configurable además de poseer propiedades fisicoquímicas únicas. En la actualidad se requiere explorar la naturaleza de las interacciones aniones-sustrato en diferentes procesos de intercalación, a fin de conocer en detalle las configuraciones más estables e identificar el proceso de transferencia de carga. En este trabajo se presentan los primeros resultados teóricos y experimentales de la intercalación de fluoruro de aluminio (AlF3) en grafito en fase gas. El estudio por STM-UHV permitió observar presencia de super-estructuras producto de una perturbación a la estructura electrónica del grafito [1,2] causado por la presencia del AlF3 intercalado entre sus capas [3]. Mediante XPS se observó que la estequiometria de la molécula depositada se mantiene constante en todo el rango de dopado identificándose dos comportamientos distintos; para dosis bajas (intercalación) diferencias relativas en la energía de ligadura de las señales Al2p y F1s de hasta 0.1 eV con variaciones en el entorno químico del F, para dosis altas en cambio (generación de multicapas) se observa corrimientos rígidos en energía de ligadura de los niveles antes mencionados, estabilidad en el entorno químico del F y el desarrollo del badgap propio del AlF3. Teóricamente, haciendo uso del formalismo de la teoría de la densidad funcional (DFT) con correcciones tipo van der Waals, se reporta la configuración más estable, densidad de estados y de carga.