Síntesis y caracterización del Li2Fe1-xNixSiO4/C, material catódico para baterías de ion de litio - Jiménez R., Miguel Ángel
Se prepararon muestras de Li2Fe1-x .Ni.SiO4 y Li2Fe1-x. Ni.SiO4/C (x = 0, 0.05, 0.10, 0.15, 0.20 y 0.30) vía una reacción de estado sólida, asistida por molienda mecánica, y se caracterizaron por difracción de rayos X, espectroscopia Mössbauer de transmisión, espectroscopia de infrarrojo por transformada de Fourier y magnetometría de muestra vibrante. Una mezcla de los materiales precursores, con alta pureza, -metasilicato de litio Li2SiO3 (99.5 por ciento), oxalato de hierro di-hidratado FeC2O4.2H2O (99.0 por ciento) y acetato de níquel tetra-hidratado Ni(C2H3O2)2.4H2O (99.0 por ciento)-, en las proporciones adecuadas, fue molida por 36 horas en un molino planetario a una frecuencia de 37 Hz. La mezcla molida fue calcinada a 650 °C por 12 horas en una atmósfera de argón. Los resultados M6ssbauer e infrarrojo, así como un análisis Rietveld, indican que todos los ortosilicatos cristalizan en la fase monoclínica P21/n con tamaños de cristalitos uniforme. La fase prístina Li2FeSiO4 tiene carácter paramagnético a temperatura ambiente y se transforma a antiferromagnético por debajo de 23 K. Sólo una fracción del níquel logra ingresar a la estructura del ortosilicato y se segregan otras fases Fe-Ni ricas en níquel, por la abundancia de Fe y Ni. El carbono favorece un ambiente altamente reductor para la formación de fases ricas en níquel tipo Fe1.. Nix, en detrimento de la formación óptima de un composito LFS/C. El níquel presente en la estructura del ortosilicato ocupa el sitio del hierro, pero la longitud de los enlaces Ni-O son mayores que la longitud de los enlaces Fe-O, lo que aumenta el volumen de la celda unitaria. El incremento en el volumen de la celda unitaria aumenta la flexibilidad de la estructura conveniente para el proceso de liberación e inserción de los iones de litio y la conducción iónica a través de la estructura. Por lo tanto, el níquel mejora la capacidad de carga del cerámico.