Desarrollo de un electrolito sólido a base de sulfuros para aplicación en baterías Ion litio de estado sólido
RESUMEN : Las baterías de iones de litio han sido ampliamente utilizadas como fuentes de energía; son uno de los tipos más populares de baterías recargables para dispositivos electrónicos portátiles. Sin embargo, las baterías recargables de litio convencionales usan electrolitos líquidos orgánicos g...
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| Tipo de recurso: | tesis de maestría |
| Estado: | Versión borrador |
| Fecha de publicación: | 2022 |
| País: | Colombia |
| Institución: | Universidad de Antioquia |
| Repositorio: | Repositorio UdeA |
| Idioma: | español |
| OAI Identifier: | oai:bibliotecadigital.udea.edu.co:10495/30040 |
| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/10495/30040 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Baterías Batteries Electrolitos Electrolitos - conductividad Baterías Ion Litio Baterías de estado sólido Electrolitos sólidos tipo sulfuro |
| Sumario: | RESUMEN : Las baterías de iones de litio han sido ampliamente utilizadas como fuentes de energía; son uno de los tipos más populares de baterías recargables para dispositivos electrónicos portátiles. Sin embargo, las baterías recargables de litio convencionales usan electrolitos líquidos orgánicos generando graves problemas de seguridad. Para eliminar los peligros de inflamabilidad y fugas, los electrolitos líquidos orgánicos se reemplazan con electrolitos sólidos inorgánicos. Esto da lugar a las baterías de iones de litio de estado sólido (ASSB). Se han investigado varios tipos de electrolitos sólidos, incluidos los del tipo de sulfuro en los sistemas Li2S-P2S5 (LPS) que exhiben una alta conductividad iónica. La cristalización de los vidrios Li2S-P2S5 aporta buena flexibilidad y conductividad iónica. La síntesis en fase líquida de estos materiales permite abordar temas cruciales para las baterías de próxima generación como lo son el escalado, con la obtención de rutas químicas compatibles con procesos industriales. Para el desarrollo de este trabajo, se propuso la incorporación de nuevas funcionalidades para electrolitos de tipo sulfuro (SSE), mediante la adición de dopantes, como el zirconato de litio y el sulfuro de molibdeno, que brindaran mayor estabilidad química y electroquímica al material. El desarrollo se hizo alrededor del factor más relevante para estos materiales como lo es el tratamiento térmico que permite la precipitación de fases metaestables de conductividades iónicas deseables, como la fase beta Li3PS4. Se evaluó también el efecto de la concentración del dopante en el material. Durante la evaluación de los materiales se encontró que para el dopaje con zirconato de litio no se alcanza una reacción completa cuando este está en una relación de 1 y 3%, pero si puede ser prometedor para una relación del 5%. La conductividad iónica prácticamente permanece constante, pese a la incorporación del dopante. De manera similar sucedió en el dopaje con el sulfuro de molibdeno, encontrándose que la conductividad iónica logra mantenerse en el orden de magnitud de 10-4 S/cm. Aceptable para este tipo de materiales. En el estudio del tratamiento térmico se evaluaron tres temperaturas claves alrededor de la precipitación de fases metaestables. Se logró identificar que a 260°C precipitan fases termodinámicamente estables y que las mejores condiciones para lograr una mayor conductividad iónica y mayor precipitación de la fase beta Li3PS4 están dadas para un tratamiento a 220°C por 3 horas. |
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