Desarrollo de materiales tipo capa ricos en litio dopados con magnesio y vanadio aplicados a cátodos de baterías de ion litio. Semestre de industria (2024)
RESUMEN : Actualmente, el desempeño de las baterías de ion-litio está limitado por el material activo del cátodo, que enfrenta problemas como la pérdida irreversible de capacidad en ciclados prolongados y altas corrientes. El rendimiento electroquímico de los materiales activos del cátodo con estructura en capas está directamente relacionado con la morfología y tamaño de las partículas, su estructura cristalina, su composición y la adición de elementos dopantes. Este trabajo presenta un estudio sobre la incorporación de vanadio y magnesio en un material de tipo capa, correspondiente a un óxido de manganeso y níquel, evaluando estas variables para incrementar la estabilidad durante el ciclado. El material activo se sintetizó mediante el método de co-precipitación. La caracterización estructural se realizó mediante difracción de rayos X (DRX) y espectroscopia Raman. La morfología y el tamaño de las partículas se analizaron utilizando microscopía electrónica de barrido (SEM), y la composición química se determinó mediante espectrometría de dispersión (EDS) y espectroscopia ICP. El desempeño electroquímico del material activo se evaluó mediante ensayos de retención a diferentes velocidades de descarga, ciclado prolongado y espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS). El método de síntesis permitió obtener materiales libres de impurezas con una estructura cristalina de tipo capa y una morfología y tamaño de partícula óptimos. La incorporación de vanadio permitió una capacidad de retención del 85% después de 50 ciclos a 0.1C, mientras que el dopaje con magnesio mejoró la capacidad de retención a velocidades de descarga de 5C y 10C.