Síntesis De Zirconato De Litio Monoclínico Mediante Reacción En Estado Sólido. Evaluación Preliminar Como Coating En Una Celda Ion-litio.

NICOLÁS GABRIEL ORSETTI; JUAN PABLO YASNÓ; ARNALDO VISINTIN; SOFÍA GÓMEZ; MARTINA GAMBA; GUSTAVO SUÁREZ

Montevideo

Congreso; XXIV CONGRESO DE LA SOCIEDAD IBEROAMERICANA DE ELECTROQUÍMICA; 2020

Universidad de La Republica de Uruguay

El zirconato de litio monoclínico (m-Li2ZrO3) posee alta conducción de iones Li+,destacable estabilidad térmica y mecánica, gran inercia química frente al litio metálico ya los electrolitos no acuosos comúnmente utilizados en las baterías ion-litio (LIBs), yexperimenta mínima variación volumétrica durante el ciclado. Estas características leconfieren al m-Li2ZrO3 potenciales aplicaciones electroquímicas: como recubrimientoprotector de ánodos de grafito y silicio [1], o para suprimir la disolución de materialescatódicos activos a potenciales de carga elevados, como las espinelas LiMn2O4 yLiNi0.5Mn1.5O4 [2], como material catalítico en celdas de combustible de aire-H2 [3], ycomo material fluorescente para incrementar la eficiencia de celdas fotovoltaicas [4].El presente trabajo se centra en la obtención y caracterización de m-Li2ZrO3 através de dos rutas de síntesis por el método cerámico, a partir de Li2CO3 y m-ZrO2, yutilizando un exceso estequiométrico del 5% de Li2CO3. Ambas rutas se iniciaron con lamolienda de las materias primas, durante 20 horas, a una velocidad de 60 rpm,utilizando etanol comercial (96% v/v) como medio líquido y bolas de ZrO2 de 5 mm comomedio mecánico de molienda. Las mezclas blancas resultantes se secaron en la estufaa 110 °C hasta total sequedad, y se molieron y tamizaron manualmente hasta obtenerun polvo homogéneo, pasante malla 100. La ruta de síntesis A continuó con untratamiento térmico en dos etapas, la primera de 800 °C/3h y la segunda de 1000 °C/3h,junto con una etapa intermedia de homogeneización por molienda y tamizado manual.Por otra parte, en la vía de síntesis B se procedió con una única etapa de calcinaciónde 1000 °C/12h. En ambos casos, se utilizaron rampas de calentamiento de 5 °C/min.Los productos obtenidos se caracterizaron por DRX-Rietveld y ATD-TG. Además, elproducto obtenido por la ruta de síntesis B se utilizó como recubrimiento de un separadorcomercial en una celda ion-litio como estrategia para evitar la migración de iones Mn2+desde el cátodo hacia el ánodo durante el ciclado.En ambos productos, el análisis DRX reveló los patrones de difracción del m-Li2ZrO3 puro, aunque la ruta de síntesis B resultó más conveniente porque reduce lostiempos de enfriamiento y de homogeneización intermedia. El m-Li2ZrO3 obtenido por laruta B se mezcló con fluoruro de polivinilideno (PVDF) como aglutinante (proporción80:20) en n-metilpirrolidona (NMP). La suspensión se aplicó mediante la técnica TapeCasting sobre un separador de polipropileno comercial Celgard 2500. El separadorrevestido se testeó en una semicelda usando LiNi0.5Mn1.5O4 como cátodo, y ciclada entre2,7?5,2 V (vs. Li/Li+). Los resultados obtenidos indicaron la posibilidad de utilizar estematerial como estrategia de protección del cátodo frente al ciclado.