Obtención, caracterización y aplicación de un nuevo material catódico, LiNi0.8Co0.2O2/PANI, para baterías secundarias de Li

Abstract

Las baterías secundarías de Li son una de las alternativas propuestas en el desarrollo de fuentes, renovables y limpias, de almacenaje y generación de energía. Dentro de este contexto, constituye un área de gran interés la obtención de compuestos químicos que actúen como cátodos, los que deben tener un conjunto de propiedades difíciles de encontrar simultáneamente en un mismo material. Se considera que uno de los compuestos laminares de mayor interés como material catódico, es el óxido Li1-x´Ni2+2x´Ni3+1-0,2-x´Co3+0,2O2 ( x´= 0). Existen dos grandes problemas para la aplicación de este óxido cuando 0< x´≤0,6: la existencia de Ni2+ en las láminas octaédricas de Li+, ocupando más del cinco porciento de estos sitios (desorden catiónico) y por otra, la baja difusión del Li+ en el interior de su estructura, todo lo cual impide aprovechar las propiedades excepcionales que, desde el punto de vista teórico, muestran estos óxidos para actuar como cátodo en baterías secundarias de Li. Una contribución a la solución de este problema significaría un aporte científico novedoso de utilidad práctica. Por lo expuesto anteriormente es que este trabajo se traza como objetivo general: proponer un nuevo material catódico para baterías secundarías de Li de alta densidad de energía, LiNi0,8Co0,2O2/PANI, en base al óxido ordenado como componente activo y la polianilina en su variedad conductora. La consecución de este nuevo cátodo, partió de disminuir considerablemente la concentración de Ni2+ en las láminas octaédricas de Li+ en el óxido Li1-x´Ni2+2x´Ni3+1-0,2-x´Co3+0,2O2, lo cual fue posible con la aplicación de un nuevo método de síntesis. El nuevo material catódico obtenido, LiNi0,8Co0,2O2/PANI, supera en dos órdenes de magnitud la conductividad electrónica y la difusión de Li+, permite recuperar el 99,5 % de la capacidad gravimétrica y la densidad de potencia, así como incrementar siete veces la densidad de potencia, con respecto al óxido de partida, lo cual es un logro en la introducción de los óxidos ricos en níquel como cátodos en baterías secundarias de Li.