Exploración de ánodos de perovskitas NaMF3-M: Mn y Ni para baterías de ion-litio

Abstract

RESUMEN: En la actualidad el material de ánodo más usada en las baterías de ion-litio es el grafito, el cual presenta una capacidad aproximada a 370 mAhg-1. Sin embargo, grandes esfuerzos se han llevado a cabo para explorar nuevos materiales que permitan mayor capacidad y estabilidad (1,2). Por su parte los materiales tipo perovskitas recientemente han generado interés para la aplicación como electrodos en baterías de ion litio, sodio y otras baterías, debido a sus propiedades, como: diversidad morfológica, variable conductividad iónica, habilidad para modificar la composición atómica, bajo costo, fáciles rutas de síntesis y altas capacidades teóricas. En particular, las perovskitas de NaNiF3 y NaMnF3 cuentan con una capacidad teórica de 386 y 396 mAhg-1 con la participación de dos átomos de litio en reacciones de conversión. Estos materiales han sido previamente explorados como materiales de cátodos tanto en baterías de ion-litio como ion-sodio, arrojando capacidades máximas para el NaMnF3 de 160 mAhg-1 (3–7). Sin embargo, allí se identificó la baja viabilidad para que estos materiales se comporten como materiales tipo cátodos con reacciones de intercalación, principalmente por la influencia electrónica que el flúor le otorga al material lo que no facilita la formación de fases desodiadas como MnF3 por ser un agente fluorante débil y del NiF3 el cual promueve con facilidad la formación de subproductos como F2. Adicionalmente la posterior inserción del litio no estabilizaría la estructura perovskita tipo LiMF3 por la diferencia en tamaños atómicos que existen entre los cationes Li+ y Na+. Por consiguiente, el presente trabajo estará enfocado en explorar los materiales activos NaNiF3 y NaMnF3 como materiales de ánodos en baterías de ion-litio mediante reacciones de conversión. Para la preparación del material activo se exploran dos tipos de calentamiento: por microondas durante 1 hora y horno convencional durante 24 horas. Para el electrodo NaMnF3 se obtuvo una capacidad de descarga de aproximadamente 360 mAhg-1.