Estudio de cuprato de litio modificado con iones de metales de transición como cátodo alternativo para baterías de ion litio Public Deposited
Las estrategias de dopaje del Li2CuO2 reportadas en este trabajo demostraron que la adición de uno o dos cationes de metales de transición (MT) en una concentración nominal molar de 2.5 % es posible debido a que su incorporación provoca modificaciones en las propiedades estructurales del material como el volumen de la celda unitaria y la longitud de los parámetros de red, pero sin la presencia de fases secundarias; en específico en el Co-Li2CuO2, la concentración determinada por absorción atómica es muy similar a la concentración nominal utilizada en la síntesis. Respecto a la caracterización electroquímica, en una ventana de potencial de 1.5 a 4.2 V vs Li0 /Li+ , la adición de ion Co como dopante incrementa marginalmente la capacidad de descarga (203 mAhg-1 ) y la retención de carga (56.7 %) del material dopado, en comparación con la que presenta el material prístino sintetizado (202 mAhg-1 y una retención de 55.4 %). Contrariamente, los otros materiales dopados no mejoraron estas propiedades. El material dopado con ion Ni incrementó su capacidad de descarga (252 mAhg-1 ) en el primer ciclo con respecto al material prístino; sin embargo, la inestabilidad y disminución de la retención de carga (21.3 %) del material se asocian a la evolución de oxígeno y la formación de fases segregadas En los materiales dopados con dos MT se obtuvo una disminución de la capacidad de descarga (160 mAhg-1 del CoMn-Li2CuO2 y 182 mAhg-1 del NiMn-Li2CuO2) y una retención de carga (38.3 % y 39.3 % respectivamente) con respecto al material prístino. La adición de ion Mn como segundo MT influyó en la estabilidad del material en función del otro agente dopante ya que al adicionarse con iones Ni, se mejoró la estabilidad; sin embargo, al adicionarse con iones Co, se identificó un comportamiento contrario. Estas características permiten considerar al Co-Li2CuO2 como un material que podría ser apto para utilizarse como material catódico para baterías de ion Li.
The Li2CuO2 doping strategies reported in this work demonstrate that the addition of one or two transition metal (TM) cations at a molar nominal concentration of 2.5 % is possible because its incorporation causes modifications in the structural properties of the material such as the unit cell volume and the length of the lattice parameters but without the presence of secondary phases; particularly in Co-Li2CuO2, the concentration determined by atomic absorption is very similar to the nominal concentration used in the synthesis. Regarding the electrochemical characterization, in a potential window of 1.5 to 4.2 V vs. Li0 /Li+ , the addition of Co ion as a dopant increases slightly the discharge capacity (203 mAhg-1 ) and charge retention (56.7 %) of the doped material, in comparison with that presented by the pristine material synthesized (202 mAhg-1 and 55.4 % of charge retention). Contrarily, the other doped materials didn´t improve these properties. The doped material with Ni ion increased its discharge capacity (252 mAhg-1 ) in the first cycle with respect to the pristine material; however, the instability and decreased charge retention (21.3 %) of the material are associated with the oxygen evolution and the segregated phases formation. In doped materials with two TM, a decrease in discharge capacity (160 mAhg-1 for CoMnLi2CuO2 and 182 mAhg-1 for NiMn-Li2CuO2) and charge retention (38.3 % and 39.3 % respectively) were obtained. The Mn ion addition as the second TM influenced in the material stability depending on the other doping agent, when was added with Ni ions, the stability improved; however, an opposite behavior was identified when was added with Co ions. These characteristics allow Co-Li2CuO2 to be considered as a material that could be suitable for use as cathode material for Li-ion batteries.
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