Transporte de sales de litio en carbones mesoporosos en relación a su aplicación en baterías de litio-aire

M.P LONGINOTTI; E. FUENTES QUESADA; S. MALDONADO OCHOA; I. ANGARITA; E. DE LA LLAVE; M. BRUNO; F. VACA CHAVEZ; R. H. ACOSTA; H. CORTI

Calafate Santa Cruz

Congreso; XXII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica. Calafate; 2023

Asosiación Argentina de Investigación Fisicoquímica

Introducción: Considerando la alta densidad de energía teórica de las baterías de litio-aire en relación a otros sistemas electroquímicos de almacenamiento de energía, en la actualidad existe un interés creciente en el desarrollo de estos dispositivos de almacenamiento de energía. Para la comercialización de estos dispositivos todavía existen muchos problemas por resolver. En este trabajo encaramos uno de ellos, relacionado con el estudio de las propiedades de transporte de sales de litio en carbones mesoporosos, los cuales son comunmente utilizados como cátodos. En este caso, se determinó la difusión de distintas sales de litio disueltas en agua y en diglima, confinadas en carbones con estructura jerárquica de poros. Resultados y Conclusiones: Por un lado, se estudió la difusión de LiCl en agua confinado en carbones con distribuciones de poros monomodales centrados en 4 y 25 nm, y distribución de poros bimodal, con poros en 4 y 25 nm. Utilizando, medidas de RMN en 2 dimensiones se analizó la interconectividad de los poros y los tiempos de intercambio entre los microporos, mesoporos y el seno de la solución. Los resultados indican que, en los poros con distribución bimodal, la difusión está determinada por los poros de 25 nm, mientras que en carbones con poros centrados en 4 nm, se observan dos coeficientes de difusión, uno dado por la difusión de los poros de 4 nm, y otra por la difusión en los microporos. En este caso, cabe destacarse que en el transporte de electrolitos es de fundamental importancia la interconectividad de los poros. Los valores de tortuosidad indican una fuerte interacción entre la pared del carbón y los iones litio, para poros con diámetros menores a 5 nm. Por otro lado, se estudió la difusión de LiTf y LiTFSI en diglima en carbones monomodales con poros de 4, 10 y 25 nm de diámetro. En este caso se observó que el efecto del confinamiento es distinto para ambas sales, lo cual indica que existe una competencia de las interacciones ion-carbón y ion-ion. A modo de conclusión, debe resaltarse que para el diseño de dispositivos de almacenamiento de energía es fundamental analizar la relación entre el transporte iónico y la mesoestructura de los carbones porosos.