Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Feb 2010)
Síntesis de partículas nanoestructuradas para materiales catódicos y anódicos obtenidos mediante Spray Prólisis
Abstract
The development of the nanotechnology has contributed to improve the electrochemical properties in rechargeable batteries. The Spray Pyrolysis method allows to obtain nanostructured materials with spherical morphology, narrow particle size distribution and compositional homogeneity. Nanostructured particles have been prepared in this work to be used as anodic and cathodic materials in lithium-ion batteries. Among the cathodic materials, the Na-Si-Con (Li<sub>3</sub>Fe<sub>2</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>) structure and the olivine (LiFePO<sub>4</sub>) phases have been synthesised. The Na-Si-Con iron phosphate favours the accommodation of the ion host, the diffusion and thermal stability. The olivine structure has an open three-dimensional network, favourable for hosting Lithium ions. The characterization by X ray diffraction, electron microscopy (scanning and transmission) and electron diffraction have allowed to identify a mix of crystalline phases of LiFePO<sub>4</sub> (Olivine) and Li<sub>3</sub>Fe<sub>2</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>3</sub> (Na-Si-Con). Thermal treatments produce porous particles. The tryphilite phase (olivine) appears after a thermal treatment at 800ºC/12h. Electrochemical results confirm the presence of the Na-Si-Con and olivine phases. Among the materials for being used as anode, the titanium oxides have been classified as good candidates as lithium ion host. The synthesis results in different experimental conditions for obtaining spherical and nanostructured titanium oxide particles are presented.<br><br>Dentro del campo de las baterías recargables, el desarrollo de la nanotecnología ha contribuido a mejorar las propiedades electroquímicas de los materiales utilizados. El método de Spray Pirólisis permite obtener partículas esféricas nanoestructuradas con estrecha distribución de tamaño de partícula y homogeneidad composicional. En el presente trabajo se han preparado nanopartículas para ser utilizadas como materiales anódicos y catódicos. Dentro de los materiales catódicos, se han sintetizado las fases con estructura Na-Si-Con (Li<sub>3</sub>Fe<sub>2</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>) y olivino (LiFePO<sub>4</sub>). La alta difusividad y estabilidad térmica de la estructura Na-Si-Con favorecen la acomodación de iones huésped. Además, la estructura olivino presenta una red abierta tridimensional favorable para alojar los iones de Li. La caracterización mediante difracción de rayos X, microscopía electrónica (barrido y transmisión) y difracción de electrones ha permitido identificar una mezcla de fases cristalinas de LiFePO<sub>4</sub> (Olivino) y Li<sub>3</sub>Fe<sub>2</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>3</sub> (Na-Si-Con). Mediante tratamientos térmicos se consiguen partículas altamente porosas. La fase trifilita (Olivino) aparece como resultado del tratamiento térmico a 800ºC/12h. Los resultados electroquímicos confirman la existencia de las fases Na-Si-Con y Olivino. Dentro de los materiales para ser utilizados en el ánodo, los óxidos de titanio han sido últimamente catalogados como buenos candidatos como huésped de ión litio. Se presentan los resultados de la síntesis en diferentes condiciones experimentales para obtener partículas nanoestructuradas esféricas de óxidos de titanio.
