Estudio y caracterización de dendritas en ánodos de litio metálico

Director: Fabián VACA CHÁVEZ

Lugar: meet.google.com/jat-noqo-yzw

Resumen: Desde hace casi 30 años, desde su salida al mercado por parte de Sony, las baterías recargables de litio han ido ganando espacio, en forma más que sostenida, en la industria de artefactos electrónicos portables. Actualmente la oferta de litio es una variable estratégica cuya importancia se equipara a la del petróleo debido al salto tecnológico experimentado por el sector automotriz. Considerando el consumo de litio en la industria se observa que la curva de crecimiento del mercado de baterías sufre un incremento sustancial año a año. Por ende, todo lo relacionado a las mismas será de gran importancia en los mercados mundiales. Es por ello que el desarrollo nacional de la tecnología de las baterías de litio y/o de sus componentes se torna de importancia estratégica desde el punto de vista de la sustentabilidad económica del país y desde la independencia soberana de nuestra economía. En el caso, por ejemplo, de las baterías de litio-azufre se utiliza litio metálico como material activo para el ánodo. Luego de varios ciclos electroquímicos de carga y descarga, se forman microestructuras en la superficie del electrodo de litio metálico, llamadas dendritas. Estas ramificaciones pueden ocasionar un cortocircuito que derivan en descargas espontáneas, causando un calentamiento rápido e incluso fuego, volviéndolas inseguras. La caracterización, utilizando técnicas tanto teóricas como experimentales, de estas microestructuras contribuyen al desarrollo de investigaciones para encontrar alternativas para evitar los inconvenientes que estas producen. En este sentido, la RMN emerge como una herramienta no invasiva que permite conocer y determinar los cambios físicos y químicos que ocurren los electrodos de las baterías. En particular, los espectros de RMN están fuertemente influenciados por la estructura electrónica de los materiales. En el presente trabajo se presenta un estudio teórico del efecto de la morfología de las microestructuras en los espectros de RMN. Para ello, se tuvieron en cuenta parámetros tales como las dimensiones, orientación respecto al campo magnético externo y la porción de área ocupada sobe la superficie de litio metálico. Las simulaciones se llevaron a cabo mediante herramientas numéricas basadas en el método de elemento finito, utilizando un algoritmo que permite calcular las variaciones de campo magnético inducido por una distribución de susceptibilidad cuando un objeto, cuya distribución de susceptibilidad es conocida, se coloca en presencia de un campo magnético externo.