Desarrollo de nuevos materiales activos para baterías de litio de nueva generación: estudios experimentales y teóricos

Lugar: enlace de meet

Director: Dr. Daniel Eugenio BARRACO DÍAZ (FAMAF – UNC)

Codirectora: Dra. Guillermina Leticia LUQUE (FCQ - UNC)

Tribunal Especial:

Dr. Arnaldo VISINTIN (FCE - UNLP)

Dr. Fabián VACA CHÁVEZ FORNASERO (FAMAF - UNC)

Dr. Manuel OTERO (FAMAF – UNC)

Resumen: El presente trabajo de tesis doctoral se enmarca en el contexto de la importancia cada vez mayor que tiene a nivel mundial el desarrollo de diferentes tipos de vectores de energía. Las energías renovables como la eólica o solar presentan la desventaja de ser intermitentes lo cual las hace ineficientes necesitando almacenar la energía que generan de alguna manera, para que ésta pueda ser luego utilizada. Hoy en día las baterías de litio presentan la solución tecnológica más prometedora para el almacenamiento de energía en numerosas aplicaciones, desde dispositivos electrónicos pequeños hasta vehículos eléctricos y almacenamiento de energía eléctrica de red. La ventaja principal que presenta ese tipo de baterías es su alta densidad energética, alta eficiencia, y relativamente largos ciclos de vida. El progreso en baterías de ion-litio está cerca de alcanzar sus límites físicos, por lo que para obtener densidades de energía más altas se deben utilizar sistemas químicos distintos. Entre los sistemas actualmente en investigación y desarrollo, el sistema basado en la reacción entre litio y azufre es el más prometedor para tecnologías futuras, habiendo ya pruebas con prototipos que demuestran su utilidad. Sin embargo, aunque se muestran prometedoras como alternativa a las baterías recargables de ion-litio, las baterías de litio-azufre (Li-S) todavía se enfrentan a varios obstáculos antes de llegar a ser competitivas con las actuales baterías comerciales de ion-litio. En este trabajo exploramos varias vías de mejora y comprensión del sistema Li-S. El objetivo central de los estudios presentados es la caracterización de materiales activos que puedan utilizarse potencialmente como electrodos mediante síntesis y caracterización de estos y estudio sistemático de modificaciones realizadas a distintas partes de lo que componen las celdas electroquímicas. La problemática se abordó desde el punto de vista experimental mediante técnicas espectroscópicas, estructurales y electroquímicas en conjunción con cálculos computacionales que emulan los materiales con el fin de comprender sus propiedades observables para obtener así un entendimiento acabado de los diferentes sistemas. Se espera que este trabajo aporte nuevos conocimientos sobre los procesos electroquímicos, comprender los mecanismos de reacción redox y de degradación de las baterías de Li-S, así como la presentación de diferentes metodologías con el fin de mejorar la ciclabilidad de las celdas de Li-S.