Defensa dunha tese douoral – Beatriz Guitián

Defensa dunha tese douoral

Beatriz Guitián defenderá a tese doutoral "Desarrollo de capas de conversión nanoestructuradas sobre sustratos férricos para su empleo como electrodos en baterías ión-Li"

Dirixida por: Xosé Ramón Nóvoa Rodríguez

Resumo:

Este traballo, enmárcase dentro do campo de almacenamento de enerxía e céntrase na obtención e estudo de novos materiais de eléctrodo para baterías ión-Li, co obxectivo de aumentar a súa capacidade específica e con iso a súa autonomía.

Actualmente, a maioría de materiais de eléctrodo basean o seu mecanismo de reacción en reaccións de inserción; este traballo achega novos resultados estudando materiais de eléctrodo que basean o seu mecanismo de reacción nun concepto totalmente distinto, as reaccións de conversión. O cambio do mecanismo de reacción pretende mellorar en termos de capacidade os dispositivos actualmentecomercializados, xa que as reaccións de conversión se presentan actualmente como unha prometedora vía para duplicar a capacidade específica dos materiais de eléctrodo.

Nesta tese propónse o emprego de compostos fluorados como material de eléctrodo, concretamente o estudo céntrase no fluoruro de ferro III pola súa elevada capacidade específica teórica, arredor de 712mAh/g, fronte aos 200-300mAh/g do grafito ou óxido de cobalto (LiCoO2).

A primeira etapa do traballo centrouse na síntese de nanoestruturas definidas de FeF3. O tamaño das capas obtidas é de vital importancia xa que incide de maneira directa na conductividade electrónica do material. Nesta parte do traballo analizáronse diferentes técnicas de síntese, así como a influencia das principais variables de ensaio. Obtivéronse nanoestruturas nanotubulares de gran superficie efectiva directamente a partir do material metálico que actuará nos dispositivos como colector de corrente. Outra vía de síntese explorada nesta parte de traballo centrouse no estudo da obtención de capas autoformadas unha vez montada a cela ión-Li, mediante reacción química da superficie metálica do colector de corrente, co medio electrolítico tradicionalmente empregado nas baterías ión-Li, o LiPF6 en disolventes orgánicos (DEC: EC).

Por outra banda, co obxectivo de optimizar o rendemento electroquímico do material activo (FeF3) analizáronse diferentes estratexias para incrementar a súa conductividade, dada a baixa conductividade intrínseca á natureza química dos fluoruros. As estratexias elixidas para aumentar a conductividade fundaméntanse ben na diminución da enerxía de fermi do material de eléctrodo (teoría de bandas) mediante o dopado da nanoestrutura, ben en favorecer a condución electrónica por percolación empregando unha matriz condutora. Para avaliar as melloras inducidas na conductividade empregouse de novo a espectroscopia de impedancia, dada a súa rapidez e carácter non destrutivo.

A última parte deste traballo focalizouse na obtención de datos acerca da ciclabilidade e capacidade das capas obtidas en apartados anteriores. Para isto deseñáronse prototipos de celas ión-Li a nivel de laboratorio e os materiais de eléctrodo obtidos en apartados anteriores cicláronse galvanostaticamente na ventá de potencial óptima para cada caso. O ciclado galvanostático permitiu seleccionar as capas de conversión con maior ciclabilidade, así como definir os ciclos de carga e descarga do material activo unha vez montado nn prototipo de cela ión-Li.