Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Aug 2004)
Influencia de la síntesis y del grado de dopaje en las propiedades morfológicas, estructurales y electroquímicas de óxidos LiCo<sub>1‑x</sub>M<sub>x</sub>O<sub>2</sub> (M = Ni, Al, Mg)
Abstract
In this work we have prepared, by a sol‑gel method, LiCo1‑ xMxO2 compounds (M= Ni, Al and Mg), in order to study the doping effect in their electrochemical behaviour as cathodes in lithium‑batteries. We have studied the influence of the synthesis conditions (using various chelating agents for the formation of the gel) on their morphologic, structural and electrochemical properties. We have obtained monophasic materials: LiCo1‑xNixO2 (0≤x≤0.8), LiCo1‑xMgxO2 (0≤x≤0.05), LiCo1‑xAlxO2 (0≤x≤0.3) and LiCo0.5Ni0.5‑xAlxO2 (0≤x≤0.3). In general, the samples obtained with succinic acid have better ordered lithium layers than malic samples.The capacity of the Li//LiCo1‑ xMxO2 batteries decrease upon doping. However, more stable charge‑discharge cycling performances have been obtained as compared to those displayed by the native oxides. In LiCo1‑xMgxO2, small amounts of MgO appear as secondary phases for 0.05 En este trabajo preparamos, mediante un método sol‑gel, óxidos LiCo1‑xMxO2 dopando LiCoO2 con Ni, Al y Mg, con el fin de comprobar la influencia del catión dopante y del grado de dopaje en su comportamiento electroquímico como cátodos de baterías de litio. Estudiamos la influencia de las condiciones de síntesis (utilizando diferentes agentes quelatantes para la formación del gel) en las propiedades morfológicas y estructurales de los materiales obtenidos, que condicionan, a su vez, su comportamiento electroquímico. Se obtuvieron muestras monofásicas para distintos grados de dopaje: LiCo1‑xNixO2 (0≤x≤0.8), LiCo1‑xMgxO2 (0≤x≤0.05), LiCo1‑xAlxO2 (0≤x≤0.3) y LiCo0.5Ni0.5‑xAlxO2 (0≤x≤0.3). En general, se logra un mejor orden catiónico en la estructura utilizando ácido succínico como agente quelatante que utilizando ácido málico. Los estudios electroquímicos muestran que los tres dopantes (Ni, Mg y Al) provocan una disminución de la capacidad de las baterías, pero contribuyen a mantener la estabilidad de la estructura de los cátodos LiCo1‑xMxO2 a lo largo del ciclaje. En el caso de LiCo1‑xMgxO2, la aparición de MgO como fase secundaria para 0.05 < x < 0.1 no empeora su comportamiento electroquímico, sino que incluso parece contribuir a mantener la capacidad tras varios ciclos. En LiCo1‑xAlxO2 y LiCo0.5Ni0.5‑xAlxO2 se ha comprobado que la mejora de la bidimensionalidad de la estructura y la disminución del tamaño de partícula al aumentar el grado de dopaje, favorecen la difusión de litio durante el funcionamiento de las baterías.
