Síntesis, caracterización, propiedades eléctricas y electroquímicas de LiFeBO₃ /C, como cátodo para su aplicación en baterías de ion-litio.

Gallegos Sánchez, Víctor Jesús (2016) Síntesis, caracterización, propiedades eléctricas y electroquímicas de LiFeBO₃ /C, como cátodo para su aplicación en baterías de ion-litio. Doctorado thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

Propósito y Método del Estudio:El desarrollo de nuevos materiales para cátodo de bateria con alta capacidad, buena estabilidad, y alta seguridad es importante para la futura mejora de baterías de ion litio. Mientras que la mayoría de los cátodos de las celdas comerciales utilizados son capas de óxidos, materiales que contienen grupos polianiones tales como el fosfato (PO4), silicatos (SiO4), y boratos (BO3) han generado interés debido a la estabilidad inherente del grupo polianión contra el oxígeno perdido. Hay una necesidad de materiales de cátodo que trabajen a altos voltajes de salida con altas capacidades prácticas. Los boratos podrían ser una buena alternativa a los fosfatos, por tener el BO3-3 menor peso del grupo en lugar del PO4-3 manteniendo la ventaja del grupo de aniones que dan un mayor voltaje de funcionamiento y una mayor estabilidad estructural. En este trabajo de investigación se preparó y caracterizó el composito LiFeBO3/C como material catódico para bateria de ion litio por el método Pechini. La caracterización morfológica y microestructural se llevó a cabo por Microscopia Electrónica de Barrido de Emisión de Campo (FESEM), el análisis textural por Fisisorción de N2 por la técnica BET; la composición química y cristalográfica se determinó por Espectroscopia de Emisión de Plasma de Acoplamiento Inductivo (ICP-OES), Espectroscopia de Energía Dispersiva de Rayos X (EDXS) y Difracción de Rayos X (XRD), por último la aplicación de los materiales como cátodos en baterías ión-litio se evaluó mediante pruebas Galvanostáticas de carga/descarga. Contribuciones y Conclusiones: Se establecieron condiciones de síntesis para el material LiFeBO3/C por el método Pechini.Se obtuvieron materiales mesoporos, con áreas superficiales de 5 y 36 m2 g-1 para la fase sintetizada con una relación molar de Fe:AC 1:1(LFB1) y 1:2 (LFB2) respectivamente.Las pruebas electroquímicas nos mostró que la fase sintetizada con una relación molar Fe:AC 1:2 fue la que mejor resultado dio. Se obtuvieron valores de 213 mAh g-1 de capacidad específica de descarga (97% de la teórica), corridas a densidades de corriente de 5 y 10 mA g-1 y una capacidad específica de descarga de 198 mAh g-1 correspondiente al 90% de la capacidad teórica corrida a 50 mA g-1, se obtuvieron capacidades de retención de aproximadamente del 80% en el ciclo 147 y 119 cicladas a 5 y 10 mA g-1 respectivamente. Por lo cual el LiFeBO3/Ces un material prometedor para su aplicación como cátodos en baterías ión-litio

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