Método novedoso basado en recubrimiento por centrifugado para la preparación de ánodos de Si basados en 2D y 3D para baterías de iones de litio
Autores: Gabard, Marie; Zaghrioui, Mustapha; Chouteau, David; Grimal, Virginie; Tillocher, Thomas; Ghamouss, Fouad; Poirot, Nathalie
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2017
Acceso abierto
Artículo científico
2017
Método novedoso basado en recubrimiento por centrifugado para la preparación de ánodos de Si basados en 2D y 3D para baterías de iones de litio
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Química
Palabras clave
Nanopartículas de silicio
Método de recubrimiento por centrifugado
Baterías de iones de litio
Líquido iónico
Materiales de ánodo
Partículas de grafeno
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
El presente estudio describe una nueva estrategia para preparar electrodos delgados de silicio en 2D y 3D para baterías de iones de litio mediante un método de recubrimiento por centrifugación. Se preparó una suspensión homogénea y estable de nanopartículas de Si (SiNPs) dispersando las nanopartículas en 1-metil-2-pirrolidona (NMP) o en el líquido iónico a temperatura ambiente 1-butilo-1-metilpirrolidinio bis(trifluorometilsulfonil)imida (Pyr14TFSI). Esta metodología propuesta se empleó con éxito para preparar electrodos en 2D y 3D con diferentes relaciones de aspecto. Tanto los materiales en 2D como en 3D se utilizaron luego como materiales de ánodo. Los ánodos de SiNPs en 2D exhiben una alta capacidad reversible, que se aproxima a 3500 mAh·g a C/10. Para una tasa de descarga más alta, la capacidad del ánodo en 2D se mejora considerablemente al dispersar las nanopartículas en Pyr14TFSI en lugar de en el disolvente NMP. Con el fin de mejorar aún más el rendimiento del ánodo, se añadieron partículas de grafeno a la suspensión de SiNPs. Los ánodos preparados utilizando este método de suspensión exhiben una eficiencia columbica relativamente baja durante los primeros ciclos (menos del 30%) y una baja capacidad reversible (2800 mAh·g a C/10). El electrodo de SiNPs en 3D (NMP) muestra una mayor intensidad durante los voltamogramas cíclicos y una mejor estabilidad bajo ciclaje galvanostático que el electrodo de SiNPs en 2D (NMP).
Descripción
El presente estudio describe una nueva estrategia para preparar electrodos delgados de silicio en 2D y 3D para baterías de iones de litio mediante un método de recubrimiento por centrifugación. Se preparó una suspensión homogénea y estable de nanopartículas de Si (SiNPs) dispersando las nanopartículas en 1-metil-2-pirrolidona (NMP) o en el líquido iónico a temperatura ambiente 1-butilo-1-metilpirrolidinio bis(trifluorometilsulfonil)imida (Pyr14TFSI). Esta metodología propuesta se empleó con éxito para preparar electrodos en 2D y 3D con diferentes relaciones de aspecto. Tanto los materiales en 2D como en 3D se utilizaron luego como materiales de ánodo. Los ánodos de SiNPs en 2D exhiben una alta capacidad reversible, que se aproxima a 3500 mAh·g a C/10. Para una tasa de descarga más alta, la capacidad del ánodo en 2D se mejora considerablemente al dispersar las nanopartículas en Pyr14TFSI en lugar de en el disolvente NMP. Con el fin de mejorar aún más el rendimiento del ánodo, se añadieron partículas de grafeno a la suspensión de SiNPs. Los ánodos preparados utilizando este método de suspensión exhiben una eficiencia columbica relativamente baja durante los primeros ciclos (menos del 30%) y una baja capacidad reversible (2800 mAh·g a C/10). El electrodo de SiNPs en 3D (NMP) muestra una mayor intensidad durante los voltamogramas cíclicos y una mejor estabilidad bajo ciclaje galvanostático que el electrodo de SiNPs en 2D (NMP).