Un material avanzado para los ánodos de las baterías de ión-litio

Autora: [Isabel Rucandio - CIEMAT]

 Un grupo de investigadores de Polonia y Estados Unidos [1] han sintetizado polvo nanocristalino de Li4Ti5O12 tipo espinela con un tamaño de cristal de unos pocos cientos de nanómetros, modificando posteriormente la superficie mediante deposición de nanopartículas de 2-10 nm de iones plata. Las prestaciones electroquímicas de este material parecen ser excelentes: su extremadamente buena capacidad de responder ante numerosos ciclos de carga y descarga y su alta capacidad eléctrica especialmente con velocidades de descarga altas.

La síntesis de polvo nanocristalino de Li4Ti5O12 se realiza partiendo de carbonato de litio y óxido de titaniomediante un método de estado sólido modificado en tres etapas para obtener el producto con la mínima cantidad de impurezas. Después se mezcla con una disolución de nitrato de plata en etanol formando una suspensión que se homogeniza y se seca a 150ºC. Una vez pulverizado el producto resultante se mezcla con fluoruro de polivinilideno en N-metilpirrolidona y se caracteriza con técnicas como difracción de rayos X (XRD), microscopías electrónicas de barrido (SEM) y de transmisión (TEM), espectroscopía Fotoelectrónica de rayos X (XPS) y espectroscopía Raman (ver figura de la izquierda).

 

 Para formar el ánodo, el polvo nanocristalino de Li4Ti5O12 dopado con plata se deposita sobre una lámina de cobre y se seca a 50ºC. Entonces se corta, se prensa y se seca al vacío a 120ºC., consiguiendo los electrodos deseados. Estos se evalúan empleando velocidades de carga de 1C y de descarga variables y sometiéndolos a varios ciclos de carga/descarga, como se muestra en la figura de la derecha. El comportamiento de estos electrodos en presencia de un 4% de nanopartículas de Ag (n-Ag) muestra los resultados más prometedores consiguiendo capacidades altas incluso con velocidades de descarga altas. Con respecto a las pruebas de ciclabilidad, los autores describen que tras 50 ciclos y en presencia de n-Ag, la pérdida de capacidad es inferior a tan sólo el 4% con respecto a la segunda descarga.

[1] M. Krajewski, M. Michalska, B. Hamankiewicz, D. Ziolkowska, K.P. Korona, J.B. Jasinki, M. Kaminska, L. Lipinska, A. Czerwinski, J. Power Sources, 245 (2014) 764.

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