Nanopartículas de BiFeO3 como posible aplicación en baterías recargables

Abstract

La presente investigación se basó en el desarrollo de un posible sustituto de electrodos en baterías de ion-litio con la finalidad de encontrar un compuesto químico con mejor performance, durabilidad, fácil fabricación y de buenas propiedades. Este proyecto estuvo enmarcado en la elaboración y pruebas electroquímicas de la Ortoferrita de Bismuto como posible sustituto de electrodos en baterías recargables. Para la elaboración de este material se usó el método de combustión usando como com- puestos precursores principales al nitrato de bismuto pentahidratado y al Nitrato de fierro nona hidratado. Este material nano particulado es primero sometido a una voltametría cíclica, observándose la existencia de picos a -0.5V y -0.75V, que es el indicador de la disociacion que sufre el material, y los picos de -0.5V y -0.3V en la curva de carga son indicadores de las oxidaciones del Bis- muto y Fierro. Luego de la primera descarga, la estructura perovskita es destruida, para luego comportarse como un material disociado de Bi y Fe. Luego para la evaluación de este material en pilas recargables, se fabricó un electrodo a base de Ortoferrita de bismuto, el cual se usó en las baterías de ion-litio, y se realizó pruebas sobre este a una densidad de corriente de 50mA/g, lograndose una eficiencia en la primera carga descarga del 86%. Sin embargo también se observa que el material tiene una disminución de capacidad rápida en los 10 primeros ciclos, y luego se mantiene.

This investigation was based in developing a posible substitute of electrodes used in lithium batteries focused on finding a chemical compound with better performance, durability, easy manufacturing and good properties. This proyect was leaded in the development and electrochemical tests of the bismuth or- thoferrite. A combustion in solution method was used to elaborate this material, with bismuth nitrate pentahydrate and iron nitrate nonahydrate as precursors. This material is first tested using cyclic voltammetry, showing peaks at -0.5v and -0.75V, that represent a material dissoci- ation, and the peaks at -0.5V and -0.3V in the charge discharge curve show Bismuth and Iron oxidation. After the firts discharge, the perovskite structure is destroyed, to behave later as a dissociated material of Bismuth and Iron. Testing of this material in rechargeable batteries, an electrode based in bismuth orthoferrite was built, wich was used in the batteries of lithium, and was tested with a density of 50 mA/g, getting an efficiency in the first charge discharge of 86.