Composites lifepo4/c como material catódico para baterías de ion-litio

Resumo

El compuesto LiFePO4 es un prometedor candidato como cátodo en baterías de ión-litio cuyas propiedades electroquímicas pueden ser mejoradas. En el presente trabajo se lleva a cabo la síntesis de composites LiFePO4/C vía sol-gel y liofilización. La introducción de un precursor de carbón en la preparación pretende favorecer la conductividad del material resultante mediante la formación de una red conductora que cubra las partículas de fosfato, promoviendo a su vez el control del tamaño de grano de la fase electroactiva. Se ha intentado, asimismo, la sustitución catiónica de una pequeña parte del Li de la fase LiFePO4 por un metal aliovalente, Mg, con el propósito de provocar un aumento de la conductividad intrínseca del material generando huecos y valencia mixta en el compuesto. Por otra parte, se han probado dos modos de regulación de carbón de los composites: el tratamiento isotérmico del material en aire durante períodos controlados, y el procedimiento oxidativo suave denominado Low Temperature Ashing o LTA. También se han fabricado capas delgadas de LiFePO4 mediante ablación láser, con objeto de encontrar un sustrato conductor que pueda actuar directamente como colector de corriente y delimitar las condiciones adecuadas de depósito sobre éste, agilizando su uso en la práctica. Asimismo, se ha prestado atención a la composición del electrodo, y se han probado diversas composiciones para los composites LiFePO4/C sintetizados, caracterizando los diferentes tipos de carbón conductor utilizados. Por último, se ha utilizado un composite escogido entre los que ofrecen mejores resultados para montar un prototipo de pila botón, acercando las condiciones experimentales a escala real.