Síntesis y caracterización de materiales mesoporosos de carbono y NiFe2O4 para ánodos de baterías de ion-litio

• Autores: Amiune, Nicolás
• Año de publicación: 2019
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis de grado
• Colaborador/a o director/a de tesis: Oliva, Marcos Iván, dir.
• Materia: Baterías ion-litio; Polvos nanométricos; Lithium-ion batteries; Nanopowders; Materiales mesoporosos; Oxido de níquel hierro; Mesoporous materials; Nickel iron oxide; CMK-3; SBA-15
• Institución: Universidad Nacional de Córdoba

Tesis (Lic. en Física)--Universidad Nacional de Córdoba, Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación, 2019.
En este trabajo se sintetizaron y caracterizaron materiales mesoporosos ordenados de tipo SBA-15 (Silicato) y CMK-3 (Carbón) modificado con NiFe2O4, y se evaluó su desempeño como potencial ánodo para baterías de ion-litio. Entre las caracterizaciones morfológicas y estructurales se utilizaron las técnicas de DRX, SEM, TEM, XPS, isotermas de adsorción de \ch{N2}, espectroscopía FT-IR y UV-vis y TPR. A partir de los resultados, se observó una buena microestructura en el SBA-15, pero el CMK-3 presentó un área específica baja y restos de silicio, mientras que en la modificación con NiFe2O4 no se logró preservar la estructura. En cuanto al comportamiento electroquímico, se compararon celdas con diferentes cargas de NiFe2O4 y diferentes binders. Se obtuvo una mayor capacidad en la celda con mayor carga y se observó que el binder CMC alivia los cambios volumétricos del material obteniendo mejoras en el ciclado respecto al PVDF convencional. La misma presentó una capacidad especifíca de 410 mAh/g (mayor a la teórica del ánodo de grafito convencional) al cabo de 100 ciclos.
In this work SBA-15 (Silicate) and CMK-3 (Carbon) modified with NiFe2O4 ordered mesoporous materials were synthesized and characterized, as well as evaluated as potential anodes for lithium-ion batteries. Among the structural and morphological characterizations, the following techniques were used: DRX, SEM, TEM, XPS, \ch{N2} adsorption isotherms, FT-IR and UV-vis spectroscopy, and TPR. A good quality structure was observed in the synthesized SBA-15, but CMK-3 presented poor specific area and silicon impurities, while mesoporous structure couldn't be achieved with the NiFe2O4 modification. In terms of electrochemical behavior, cells with different NiFe2O4 loads and different binders were prepared. A higher capacity was observed with higher loading and CMC binder alleviated volumetric changes in the material, leading to a better cycling performance with respect to conventional PVDF. A cell with a specific capacity of 410 mAh/g (higher than theoretical capacity of conventional graphite anode) after 100 cycles was achieved.