Análisis Estructural y electroquímico de Li2MnO3 inccorporando LiCl como reactivo

Abstract

Las baterías de ion Li (LIB) son consideradas como los dispositivos de mayor uso para el almacenamiento eficiente de energía. En las LIBs actuales tanto el cátodo como el ánodo están formados por compuestos de intercalación constituidos principalmente de óxidos de metales de transición (material catódico) y grafito (material anódico), respectivamente. A pesar del gran desarrollo que han sufrido estos dispositivos, continúa la necesidad de mejorar las propiedades y/o características de ciertos componentes como son los materiales catódicos. Existe una gran diversidad de ellos utilizados en los dispositivos actuales, de todas maneras, los mas empleados son los derivados de óxidos de metales de transición fundamentalmente estructuras laminares basadas en Co, LiCoO2[1]. La necesidad de reducir el uso de Co, principalmente por su creciente costo, motiva la sustitución por metales como Mn promoviendo el uso de materiales como Li2MnO3[2]. Paralelamente, la utilización de LiCl como fuente de litio es considerado una ventaja en la industrialización frente al uso actual del Li2CO3. Por tal motivo en trabajos previos se ha estudiado la optimización de las condiciones de síntesis de Li2MnO3 incorporando como reactivo LiCl (en 0; 0,5 y 1,0 moles por mol de Li2MnO3). Se utilizó el método cerámico con asistencia de la molienda mecánica con el objeto de encontrar las condiciones óptimas para obtener dichos materiales. En el presente trabajo se completa el análisis de los productos, que resultan en sistemas mixtos Li2MnO3/LiMn2O4, mediante el refinamiento Rietveld (Figura 1.a) de los patrones de difracción. De los mismos, se obtuvo información cristalográfica que evidencia un cambio resultando en la mezcla Li2MnO3/LiMn2O4 con un reordenamiento catiónico creciente en Li2MnO3 con la incorporación de LiCl. Además, se realizaron medidas de espectroscopia de impedancia desde temperatura ambiente hasta 300 °C (Figura 1.b) datos que permitieron analizar la respuesta eléctrica de estos sistemas en relación con la estructura cristalina.