El principal objetivo de este trabajo de investigación es generar conocimiento aplicado al desarrollo de materiales activos que podrían ser utilizados como cátodos o electrodos positivos en baterías de ion litio. 

Las baterías de ion litio son la alternativa más atractiva y realista para el desarrollo de sistemas de almacenamiento de energía eléctrica a gran escala que permiten la implantación general de las fuentes de energía renovable, así como la consolidación del vehículo eléctrico. No obstante, es necesario la identificación de nuevos materiales para los electrodos (materiales activos) que mejoren las prestaciones de estas baterías sin aumentar el coste y respetando los principios de sostenibilidad. Por tanto, entre los objetivos de este trabajo de investigación es contrastar y desarrollar cátodos mixtos eficientes para baterías de ion litio que permitan incrementar la energía y la potencia, así como la vida útil de estos dispositivos, minimizando el impacto medioambiental asociado a su fabricación, utilización y posterior reciclado.

Se realizaron evaluaciones electroquímicas sobre el comportamiento del material catódico simple y compuesto en una celda de ion litio. Por otra parte, en la investigación se analizaron las propiedades físicas, tales como la importancia del tamaño de partícula del material activo, análisis granulométrico del cátodo y el efecto con ultrasonido de la suspensión catódica para determinar el desempeño electroquímico de las baterías de ion litio. Los cátodos de NMC622: LMO-Mg fueron desarrollados a partir de una mezcla del material activo (NMC622: LMO-Mg), aditivo conductor (TIMCAL C45) y solución aglutinante (PVdF+ NMP) en una proporción de 9:0.5:0.5. 

La caracterización electroquímica de las coberturas catódicas de composición simple y compuesta de los materiales catódicos NMC622 y LMO-Mg ha sido realizada mediante ciclos de carga y descarga y medición de espectroscopia electroquímica de impedancia (EIS).

Finalmente se diseñó un prototipo de celda y módulo de ion litio con la celda de mejor rendimiento electroquímico mediante el software denominado BatPac v2.2.

La mezcla física de materiales de los electrodos positivos ofrece muchas posibilidades a los investigadores y fabricantes de baterías de ion litio, ya que las deficiencias de un material se pueden compensar y mejorar con las ventajas de otro. Lo más interesante es que a menudo la mezcla funciona mejor de lo esperado debido a una interacción sinérgica entre los materiales. Se requiere una comprensión completa de estos efectos sinérgicos, para impulsar la tecnología de las baterías de ion litio hasta donde sea posible.

Palabras claves: sinergia, baterías, electroquímica, sostenible, ion litio, cátodo.

Autor: Ing. Daniela Roselyn Rodríguez Guzmán

RNI: 41569