Vols estar al dia? Subscriu-te al nostre newsletter. 1 E-mail cada 2 Mesos! |
 |
Cerdanyola del Vallès, 7 de setembre de 2022. Les bateries dels cotxes elèctrics no han aconseguit encara un preu competitiu en comparació als cotxes de combustió. Això es deu principalment a l'increment en el cost de les matèries primeres que es fan servir per a produir els càtodes de les bateries. A l'hora de buscar materials per a càtodes de baix preu, la recerca en mètodes de fabricació més eficients és clau.
Una recerca liderada per la companyia BASF, en col·laboració amb diverses universitats i centres de recerca alemanys, ha estudiat com optimitzar el procés de producció convencional emprat per als materials de càtode rics en níquel, presents en les bateries d'ions de liti. Es tracta d'un procés tèrmic anomenat calcinació. Més concretament, l'equip de recerca volia comprendre en profunditat el mecanisme de litiació (addició de liti) en si mateix. A més, es buscava conèixer si un procés de calcinació en dos passos, incloent-hi un pas de litiació parcial, es pot fer servir per a sintetitzar materials per a càtode amb propietats similars a les d'aquells obtinguts amb un protocol de calcinació convencional, d'un sol pas.
El concepte de calcinació proposat porta a un increment del rendiment en un factor de tres, incrementant així l'eficiència en la producció dels futurs materials per a càtode, però mantenint les seves propietats fisicoquímiques i el seu comportament electroquímic. A més, es creu que s'aconseguiran altres avantatges afegits arran d'emprar aquest procés de litiació per a la síntesi d'aquest tipus de materials, com són una millora en l'homogeneïtat de la composició i la grandària dels grans o cristalites. Per tal de confirmar aquests avantatges serà necessari investigar quantitats de mostres a gran escala, fet que formarà part de treballs futurs.
Per a caracteritzar les mostres en profunditat després del pas de litiació parcial, es van dur a terme mesures de difracció de pols de raigs-X de sincrotró (XRD, per les seves sigles en anglès) en la línia de llum MSPD del Sincrotró ALBA. Aquesta és la primera vegada que es reporta la composició dels residus amb liti en forma d'agulla, fet indicatiu d'una reacció incompleta. Gràcies a la combinació de XRD i altres tècniques de caracterització, es va poder confirmar la presència d'hidròxid de liti en les mostres preparades amb el mètode convencional però no així en les mostres obtingudes amb la nova metodologia, basada en dos passos.
Aquests resultats formen part d’una llarga col·laboració amb BASF. Al 2021 ja es va publicar un altre article que contenia dades obtingudes a ALBA.
Els experiments que es van dur a terme en el Sincrotró ALBA van tenir lloc gràcies a l'accés industrial d'ALBA. L'accés industrial a les tècniques d'ALBA aporta avantatges d'utilitat per a les empreses i indústries com ara un temps d'accés més ràpid, un suport científic i administratiu més ampli i confidencialitat en els resultats (en comparació a l'accés acadèmic). Les tècniques disponibles en ALBA ofereixen resultats excepcionals que no és possible aconseguir amb altres equipaments i que poden ajudar a impulsar la competitivitat d'una empresa.
Referència: Philipp Kurzhals, Felix Riewald, Matteo Bianchini, Shamail Ahmed, Andreas Michael Kern, Felix Walther, Heino Sommer, Kerstin Volz, and Jürgen Janek. Deeper Understanding of the Lithiation Reaction during the Synthesis of LiNiO2 Towards an Increased Production Throughput. J. Electrochem. Soc (2022). DOI: 10.1149/1945-7111/ac6c0b
Article anterior: Philipp Kurzhals, Felix Riewald, Matteo Bianchini, Heino Sommer, Hubert A. Gasteiger, and Jürgen Janek. The LiNiO2 Cathode Active Material: A Comprehensive Study of Calcination Conditions and their Correlation with Physicochemical Properties. Part I. Structural Chemistry. J. Electrochem. Soc (2021). DOI: 10.1149/1945-7111/ac33e5
Amb la col·laboració de la Fundació Espanyola per a la Ciència i la Tecnologia. El Sincrotró ALBA forma part de la xarxa d'Unitats de Cultura Científica i de la Innovació (UCC+i) de la Fundació Espanyola per a la Ciència i la Tecnologia (FECYT) i ha rebut suport a través del projecte FCT-21-17088.
