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FP7

LiCrystG Resultado resumido

Referencia del proyecto: 331476
Financiado con arreglo a: FP7-PEOPLE
País: Alemania

Información nueva sobre los materiales catódicos para obtener baterías de vanguardia

Las baterías que utilizan cátodos de fosfato de ión litio de tipo olivino proporcionan una combinación muy interesante: larga vida útil, alta densidad de potencia y operación estable a temperaturas elevadas. Unos científicos financiados por la Unión Europea recogieron información sobre estos compuestos de litio poco habituales con el fin de acelerar su introducción masiva en el mercado de las baterías.
Información nueva sobre los materiales catódicos para obtener baterías de vanguardia
La estructura de cristal de los fosfatos de ión litio de tipo olivino es muy estable, por lo que estos presentan muy buena estabilidad térmica incluso a temperaturas elevadas. Entre otras ventajas comerciales importantes se incluye el hecho de que no presentan problemas de seguridad como el sobrecalentamiento y la explosión, y además su vida útil es más extensa y su densidad de potencia es mayor. Asimismo, se ha renovado el interés en los fosfatos de olivino pues recientemente se descubrieron dominios ferrotoroidicos inusuales que pueden ser clave para acelerar el proceso de almacenamiento de datos.

Los cristales individuales de esta clase prometedora de materiales son muy raros, principalmente por la gran volatilidad del litio. En el marco del proyecto LICRYSTG (Single-crystalline lithium-based model systems of future materials for electrochemical energy storage and data storage), se desarrollaron algunos de los cristales individuales faltantes así como datos experimentales que permiten comprender mejor por qué se trata de los materiales catódicos de la nueva generación.

El equipo de trabajo desarrolló cristales individuales de alta calidad de diferentes compuestos de litio para estudiar mejor la anisotropía y la ferrotoroidicidad. La difusión del litio anisotrópico en diferentes direcciones cristalográficas permite desarrollar modelos teóricos sobre el rendimiento y el envejecimiento de la batería. Gracias a una técnica de zona de flotación del disolvente en movimiento fue posible el desarrollo de cristales individuales de sistemas de litio bajo presión externa de 150 bares.

El trabajo de los investigadores sobre el trastorno local inducido por manganeso en el fosfato de manganeso de litio demostró por qué el olivino a base de manganeso presenta propiedades electroquímicas relativamente pobres. Gracias a los estudios de magnetostricción y de expansión térmica se obtuvo información sobre los cambios estructurales y el acoplamiento magnetoelástico. Estos datos fueron respaldados por los estudios de magnetización y calor específico, que proporcionaron más información sobre la calidad del cristal y las propiedades electrónicas. Además, el equipo de trabajo permitió desarrollar los diagramas de fase magnética. Para los cristales seleccionados, se determinaron los parámetros de difusión de litio anisotrópico junto con los principales ejes cristalográficos.

Los estudios espectroscópicos sobre el fosfato de cobalto de litio permitieron obtener información sobre el orden magnético de rango corto a temperaturas altas.

Los resultados del proyecto suponen información de gran utilidad para la optimización y el diseño de materiales de batería de ión litio micro y nanoestructurado, permitiendo a Europa convertirse en líder en tecnologías de baterías de vanguardia.

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Palabras clave

Cátodo, baterías, olivino, fosfato de ión litio, cristales individuales, difusión del litio
Número de registro: 183023 / Última actualización el: 2016-07-18
Dominio: Energía