Preparación de óxidos de la serie LixNi1-xO (0,0≤x≤0,5), y LiyCoO2 (0,80≤y≤1,50) obtenidos por el método de complejación con citrato

Abstract

En el presente trabajo se prepararon dos compuestos para su aplicación como cátodos de celdas de combustible de carbonato fundido. El primero de ellos corresponde a la serie LixNi1.xO con 0.0 ≤ x ≤ 0.5, y el otro compuesto el LiyCoO2 con 0.80 ≤ y ≤ 1.50. Ambas series fueron preparadas por el método de complejación con citratos. La evidencia de la formación de los precursores tipo citrato fue caracterizada con la espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier (FTIR), encontrándose que los grupos carboxilato del citrato forman puentes entre los metales de transición para dar lugar a la polimerización y formación de geles. Los productos obtenidos tras la descomposición térmica de los geles fueron analizados por espectroscopia de Absorción Atómica para determinar su contenido de litio, níquel y cobalto y de esta manera se conoció la composición exacta de cada una de las series de óxidos LixNi1-xO y LiyCoO2. El porcentaje de óxido de litio en cada una de las muestras fue determinado por titulación ácido base, encontrándose que los óxidos litiados de cobalto con mayor contenido de litio presentan la formación de pequeñas cantidades de U2O como impureza. Las caracterizaciones estructurales y el análisis de las fases presentes en los óxidos preparados se analizaron por Difracción de Rayos X (DRX). Los óxidos litiados de níquel cambian de estructura cúbica a romboédrica a medida que se incrementa el contenido de litio, esto ocurre para un dopaje del 28 %. En cambio los óxidos de la serie LiyCoO2, cristalizan bajo una estructura romboédrica. El número de oxidación promedio (N.O.P.) se determinó usando el método de titulación potenciométrica redox con Fe(II) - Permanganato. Para el caso de los óxidos de la serie LixNi1,XO, el N.O.P. varía de 2,14 a 2,86 a medida que se incrementa la sustitución por Li+. Para los óxidos de la serie LiyCo02, los N.O.P. varían de 2,96 a 2,69 con el incremento de Li+. Las resistencias electrónicas de los compuestos preparados fueron medidas sobre sustratos de alúmina con contactos de oro en un equipo de sensor de gas diseñado para tal fin ya diferentes temperaturas. A partir de estas resistencias se encontraron que las energías de activación para la conductividad varían con el contenido de litio y son del orden de 0,60 a 0,25 eV para los óxidos de la serie Li x NiVxO, y de 0,8 a 0,50 eV para los óxidos de la serie LiyCoO2. Se demuestra que la técnica de preparación por complejación con citratos, permite controlar el dopaje con litio en los óxidos, y por lo tanto su conductividad electrónica, lo cual es indispensable para que estos materiales sean utilizados como cátodos de celdas de combustible de carbonato fundido.