Caracterización estructural y electroquímica de ortosilicatos de hierro y litio dopados con magnesio y níquel

Se sintetizaron una serie de muestras de compositos con carbono de ortosilicatos de hierro y litio, dopado con Mg2+ y/o Ni2+. Tienen composicion nominal Li2FeSiO4/C, Li2Fe0.98Mg0.02SiO4/C, Li2Fe0.98Ni0.02SiO4/C y Li2Fe0.98Ni0.01Mg0.01SiO4/C. Son nanoparticulas recubiertas con una delgada capa de carbono formada por la carbonizacion del acido citrico. Estos materiales se proponen como catodos en baterias de litio recargables. En la sintesis se uso una reaccion en estado solido asistida por molienda mecanica. Las muestras se caracterizaron estructuralmente, se estudio la morfologia, tamano de particulas y la superficie de las particulas. El rendimiento electroquimico se evaluo mediante espectroscopia de impedancia electroquimica, Voltamperometria ciclica y pruebas de carga/descarga de la bateria. Un refinamiento de Rietveld confirmo que el material Li2FeSiO4 sin dopar, y dopado con magnesio y/o niquel tiene una estructura monoclinica P21/n y que se producen algunas impurezas las cuales pueden estar afectando su desempeno electroquimico. Se obtuvo capacidades de descarga inicial moderadas a una tasa de C/10, en el siguiente orden Li2Fe0.098Mg 0.01Ni0.01SiO4/C (36 mAh·g-1) < Li2Fe0.98Mg0.02SiO4/C (45 mAh·g-1) < Li2FeSiO4/C (96 mAh·g-1) < Li2Fe0.98Ni0.02SiO4/C (105 mAh·g-1) debido a la formacion de impurezas, la gran aglomeracion de las particulas y la oxidacion de la superficie de las particulas por exposicion al aire. El dopado del composito Li2FeSiO4/C con niquel mostro un efecto positivo en el rendimiento electroquimico del material del catodo, lo cual mejoro la conductividad electronica del ion Li+.