CARBONES DOPADOS CON NITRÓGENO: SÍNTESIS EN UN PASO. CARACTERIZACIÓN Y UTILIZACIÓN EN BATERÍAS DE LITIO.

ALVARO Y. TESIO; ANALIA ARIAS; TOMAS MONDINO

CARLOS PAZ - CÓRDOBA - ARGENTINA

Congreso; XX CONGRESO ARGENTINO DE FISICOQUÍMICA Y QUÍMICA INORGÁNICA; 2017

Motivación: La incorporación de nitrógeno a carbones porosos puede proporcionar sitios altamente activos, como así también, incrementar la polaridad de la matriz de carbón, mejorando la separación, catálisis y e incluso, las propiedades electroquímicas de los materiales resultantes. En la literatura actual existen una gran cantidad de artículos relacionados con estos materiales en donde se muestran claramente las ventajas de los mismos. En este trabajo se reporta una novedosa síntesis, muy simple y en un solo paso, haciendo uso de materiales de partida económicos y de calidad industrial. Los carbones resultantes han sido ampliamente caracterizados y utilizados como material activo en tecnologías de almacenamiento de energía basados en litio.Resultados: Se utilizó una variación de la ruta de síntesis clásica, vía resorcinol-formaldehido incluyendo en la misma como agente formador de poros y suministro de nitrógeno, melamina. Se sintetizaron tres materiales con diferentes proporciones de reactivos. Las imágenes de microscopías SEM (Fig. 1) y TEM, como así también los análisis de porosidad, que se calculó con isotermas de adsorción de N2, muestran un gran efecto de la relación de concentraciones de reactivos sobre la morfología resultante (Vol. poro 0.26~0.75 cm3/g). Sin embargo, tanto el análisis elemental (C = 83% ? N = 7%), como la difracción de rayos X (picos 002 y 100) y las termo-gravimetrías (pérdida del 80% a 550°C), muestran que no existe una variación significativa en la composición final resultante. En base a las características propias de cada uno de los materiales obtenidos, estos fueron ensayados como cátodos de baterías de litio-azufre y como ánodos en baterías de litio ion.Conclusiones: A través de una síntesis simple y en un solo paso se obtuvieron materiales carbonosos con alto contenido de nitrógeno y que poseen morfologías adecuadas para ser utilizados en almacenamiento de energía basados en litio.