Las baterías de iones de litio (LIB) se han utilizado como dispositivos de almacenamiento de energía para dispositivos electrónicos portátiles desde los años 1990.
Las baterías de iones de litio (LIB) se han utilizado como dispositivos de almacenamiento de energía para dispositivos electrónicos portátiles desde los años 1990. Recientemente, estos son bien conocidos como fuentes de energía para vehículos como los vehículos eléctricos y los vehículos eléctricos híbridos. Tanto el tipo estratificado LiCoO2, LiNiO2 como el tipo espinela LiMn2O4 son los materiales catódicos más importantes debido a su alto voltaje de operación a 4 V (Mizushima, et.al, 1980, Guyomard, et.al, 1994). Hasta ahora, LiCoO2 se ha utilizado principalmente como material catódico de LIB comercial. Sin embargo, LiCoO2 y LiNiO2 tienen un problema relacionado con la pérdida de capacidad debido a la inestabilidad en el proceso de recarga. El cobalto también es caro y su recurso no es suficiente. Por lo tanto, el material del cátodo LiCoO2 no es adecuado como LIB para EV y HEV. Por otro lado, LiMn2O4 se considera un material catódico prometedor para LIB de tipo grande debido a sus ventajas como bajo costo, no toxicidad y estabilidad térmica (Pegeng, et.al, 2006). También se sabía que el tipo sustituto de Ni LiMn2O4 (LiNi0,5Mn1,5O4) presentaba un comportamiento recargable a aproximadamente 5 V (Markovsky, et.al, 2004, Idemoto, et.al, 2004, Park, et.al, 2004) . LiNi0.5Mn1.5O4 se ha observado considerablemente como un material catódico con alta densidad de potencia que tenía un potencial activo a 5 V. Se descubrió que el tipo en capas LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2 exhibía propiedades catódicas de alto potencial superiores. Este tenía una capacidad recargable con más de 150 mAh/g a una velocidad más alta y una estabilidad térmica más suave, pero muestra una disminución significativa de la capacidad durante el largo proceso de recarga. Recientemente, el compuesto de fosfato de tipo olivino se ha señalado como material catódico alternativo. Se esperaba que LiFePO4 y LiMnPO4 fueran materiales de próxima generación para LIB grandes debido a su bajo costo, su alta estabilidad térmica y su rendimiento electroquímico, respetuosos con el medio ambiente. Por otro lado, se espera que el ánodo de tipo óxido, como el tipo espinela Li4Ti5O12, sea el candidato para reemplazar los ánodos de carbono debido a su mayor seguridad. LIB, que consta de un cátodo LiFePO4 y un ánodo Li4Ti5O12, ofrece alta seguridad y un largo ciclo de vida. Por lo tanto, se espera que sea la aplicación de HEV o suministro de energía para nivelación de carga en generación de energía eólica y generación de energía solar. Hasta ahora, hemos desarrollado una técnica de pirólisis por pulverización como un proceso de aerosol para preparar polvos de LiFePO4 y Li4Ti5O12 para LIB. En este capítulo, se describieron el procesamiento de polvo y las propiedades electroquímicas de los materiales del cátodo LiFePO4 y del ánodo Li4Ti5O12 mediante pirólisis por pulverización.
La pirólisis por pulverización es un proceso versátil con respecto a la síntesis de polvos de materiales inorgánicos y metálicos (Messing, et.al, 1993, Dubois, et.al, 1989, Pluym, et.al, 1993). A menudo se utiliza un atomizador como el ultrasónico (Ishizawa, et.al, 1985) o una boquilla de dos fluidos (Roy, et.al, 1977) para generar la niebla. La niebla es una gotita en la que las sales inorgánicas o el compuesto organometálico se disuelven en agua o disolvente orgánico. Las gotitas se secaron y pirolizaron para formar óxido o polvos metálicos a temperatura elevada. Las ventajas de la pirólisis por pulverización son que es posible controlar el tamaño de las partículas, la distribución del tamaño de las partículas y la morfología. Además, los polvos finos con una composición homogénea se pueden obtener fácilmente porque el componente de la solución inicial se mantiene en la niebla derivada de un atomizador ultrasónico o una boquilla de dos fluidos. Cada ion metálico se mezclaba homogéneamente en cada niebla. Cada niebla desempeña un papel como reactor químico a microescala. El tiempo de producción fue muy corto (menos de 1 min). En otros procesos de solución, como hidrotermal, precipitación e hidrólisis, los polvos de óxido a menudo se preparaban durante unas pocas horas. Además, el proceso como la separación, el secado y el paso de cocción deben realizarse después de la reacción química en la solución. Los polvos de óxido se obtienen de forma continua sin estos pasos en la pirólisis por pulverización. Hasta ahora, se ha informado que este proceso es efectivo en polvos de óxido multicomponente como BaTiO3 (Ogihara, et.al, 1999) y polvos de aleaciones como Ag-Pd (Iida, et.al, 2001).
Recientemente, el tipo estratificado de óxidos de metales de transición de litio como LiCoO2 (Ogihara, et.al 1993), LiNiO2 (Ogihara, et.al, 1998), LiNi0.5Mn1.5O4 (Park, et.al, 2004),LiNi1/ También se han sintetizado 3Mn1/3Co1/3O2 (Park, et.al, 2004) y óxidos de metales de transición de litio de tipo espinela, como LiMn2O4 (Aikiyo, et.al, 2001), que se utilizan como materiales catódicos para baterías de iones de litio. mediante pirólisis por pulverización. Ha quedado claro que estos materiales catódicos derivados de la pirólisis por pulverización mostraron excelentes rendimientos recargables. Esto reveló que las características de las partículas, como la morfología uniforme de las partículas, la distribución de tamaño estrecha y la composición química homogénea, conducían a una mayor capacidad recargable, una mayor eficiencia, un ciclo de vida prolongado y una mayor estabilidad térmica.
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