Estudio de las capas en la películas de diamantes ultrananocristalinos aislantes y diamantes ultrananocristalinos conductores con nitrógeno incorporado para electrodos de baterías de iones de litio - Saldaña Rivera, Julio Javier (Universidad Tecnológica de Panamá, 2024)
El presente trabajo aborda la problemática de la rápida degradación y la limitada eficiencia de las baterías de iones de litio (LIBs), dispositivos fundamentales en el almacenamiento de energía debido a su alta densidad energética, bajo peso y baja tasa de autodescarga. En este contexto, se investiga el uso de láminas de diamante ultrananocristalino (ultrananocrystalline diamond, UNCD) y diamante ultrananocristalino con nitrógeno incorporado (Nitrogen-incorporated, N-UNCD) sobre ánodos de grafito natural (Natual Graphite/ cooper, NG/Cu) para mejorar la estabilidad y el rendimiento de las LIBs. El objetivo principal de esta investigación es evaluar el efecto estabilizador del recubrimiento de ánodos de NG/Cu con láminas de UNCD y N-UNCD en media celdas LIBs. Se busca determinar cómo las láminas de UNCD y N-UNCD sobre ánodos de NG/Cu afectan el funcionamiento de las media celdas de LIBs, considerando su capacidad específica, eficiencia coulómbica, y sus procesos electroquímicos inherentes propios de la media celda, como la interfaz de electrolito sólido (SEI) y transferencia de carga. En esta investigación se ensamblaron medias celdas de LIBs con diferentes configuraciones de ánodos: NG/Cu, UNCD/NG/Cu y N-UNCD/NG/Cu con electrodo de referencia de litio metálico. La caracterización de estas celdas se realizó utilizando técnicas como ciclos de litiación y delitiación, capacidad específica, eficiencia coulómbica y espectroscopia de impedancia electroquímica (ElS); además, de considerar la distribución de los tiempos de relajación (DRT), y modelo de circuitos eléctricos equivalentes (ECM) para analizar los procesos electroquímicos propios de las media celdas en estudio, y contrastar sus resistencias para encontrar correlaciones que indique el efecto que ofrece la lámina de UNCD o N-UNCD sobre la superficie del ánodo de una media celda de LIB. El recubrimiento de ánodos de NG/Cu con láminas de UNCD o N-UNCD contribuye significativamente a mejorar la estabilidad y el rendimiento de las media celdas de LIB. Los resultados sugieren que este tipo de recubrimiento puede ser una solución viable para extender la vida útil y la eficiencia de las LIBs, lo cual es crucial para el desarrollo de tecnologías energéticas sostenibles.