Fabricación y caracterización de perovskitas de niobato de litio y lantano para electrolito de baterías sólidas de ion litio

Abstract

Con la creciente preocupación por los efectos de la crisis climática experimentada a nivel mundial, nuevas tecnologías y dispositivos se posicionan bajo la categoría de "verde". Para el caso particular abarcado en este trabajo, se plantea la investigación de uno de los materiales candidatos para la nueva generación de dispositivos de almacenamiento energético, las baterías de estado sólido. La baterías de estado sólido se distinguen de las baterías de ion litio en el estado se su componente central y que permite el movimiento de los iones cargados: el electrolito. El electrolito sólido permite el movimiento de los iones de litio directamente a través de este, sin la necesidad de membranas u componentes adicionales. Y al tratarse de un material solido y rígido, otorga estabilidad y la posibilidad de crear dispositivos más compactos con aplicaciones en medicina, electromovilidad, entre otros. Dentro de los posibles materiales estudiados para electrolito sólido, se encuentra el centro de este trabajo: en niobato de litio y lantano (LLNO), una perovskita de estructura ABO3 que nace del dopaje del niobato de lanatano LaN bO3, el cual con vacancias en la posición A permite el movimiento de los iones de litio dentro de la red cristalina. El creciente interés de la comunidad científica en el desarrollo e investigación de este material, y otros similares, reporta a la fecha múltiples investigaciones y registros referentes a la fabricación del LLNO mediante los métodos de solución solida, solidificación direccional y precipitado. Sin embargo, el diseño de una ruta de fabricación mediante el método sol-gel permitiría reducir sus costos y acelerar el desarrollo de esta tecnología hacia la masificación industrial. El objetivo general del trabajo consta en fabricar y caracterizar la cristalografía de las muestras de niobato de litio y lantano sintetizada mediante el método de sol-gel. Por lo que el trabajo presentado reune las distintas modificaciones al método de fabricación, utilizando los materiales e instrumentos disponibles en el Laboratorio de Materiales Avanzados (AmLab). Muestra los resultados de la caracterización cristalográfica realizada mediante el análisis de difracción de rayos X a cada una de las muestras resultantes. Finalmente el trabajo concluye la no factibilidad de fabricación del material objetivo con el método propuesto, sin embargo distingue experiencias y aprendizajes aplicables a la fabricación de otros materiales como lo es el caso de LaN bO4 principal material obtenido en el procedimiento experimental.