Anodic performance in lithium-ion batteries of graphite-like materials prepared from anthracites and unburned carbon concentrates from coal combustion fly ashes

Abstract

[EN] The electrochemical performance as anodes for lithium-ion batteries of graphite-like materials that were prepared from anthracites and unburned carbon concentrates from coal combustion fly ashes by high temperature treatment was investigated by galvanostatic cycling of lithium test cells. Some of the materials prepared have provided reversible capacities up to ~ 310 mA h g-1 after 50 discharge/ charge cycles. These values are similar to those of oil-derived graphite (petroleum coke being the main precursor) which is currently used as anodic material in commercial lithium-ion batteries.

[ES] En este trabajo se ha estudiado la aplicación como ánodos en baterías de ión-litio de materiales grafíticos que habían sido previamente preparados mediante tratamiento térmico a alta temperatura de antracitas y concentrados de inquemados de cenizas volantes procedentes de la combustión de carbón; para ello, se llevaron a cabo ciclados galvanostáticos de baterías de litio tipo test. Algunos de los materiales preparados proporcionaron capacidades reversibles de ~ 310 mA h g-1 después de 50 ciclos, siendo estos valores comparables a los correspondientes a grafitos sintéticos (preparados principalmente a partir de coque de petróleo) que en la actualidad son utilizados como ánodo en baterías de ión-litio comerciales. Los valores máximos de capacidad reversible fueron obtenidos para aquellos materiales con mayor grado de orden estructural, el cual ha sido evaluado mediante Difracción de Rayos-X y Espectroscopía Raman. En este sentido, se calcularon correlaciones lineales razonablemente buenas entre la capacidad reversible y los parámetros estructurales de los materiales grafíticos. Además, todos los materiales preparados mostraron excelentes retenciones de la capacidad de carga a lo largo del ciclado, así como valores de capacidad irreversible mínimos. Otros factores no estructurales, tales como la morfología irregular de las partículas de estos materiales también influyeron muy positivamente en las prestaciones de los ánodos de las baterías, por lo que su utilización para esta aplicación, parece, en principio, factible.