Estudio del sistema Li₅₊ₓLa₃₋ₓSrₓNb₂O₁₂: preparación y caracterización de nuevos conductores iónicos de litio con estructura tipo granate para su utilización como electrolitos en baterías de estado sólido

摘要

La gran demanda de baterías ha sido muy estudiada en los últimos años. Por ello lasbaterías más comunes usan un electrólito líquido, sin embargo, la posibilidad deexplotar, orientó el desarrollo hacia los electrolitos sólidos. Se desarrollo la estructura“perovskita”, pero presenta un problema de reducción por lo que los granates hancobrado importancia ya que no presentan este problema. A este grupo pertenecenuestro sistema.El sistema es Li₅₊ₓLa₃₋ₓSrₓNb₂O₁₂, donde la sustitución parcial ha sido de x = 0, 0.5, 1, 1.5 y 2. Caracterizado por la adición del catión Li⁺ para mantener la electro-neutralidad,aumentando así el número de portadores. Se estableció el ratio de solubilidad en x =2.Se realizó un análisis mediante rayos x, consiguiendo identificar la simetría de loscompuestos siendo esta cúbica con grupo espacial Ia-3d (#230) para los compuestosde X = 0, 0.5, 1 y 1.5 y tetragonal con I41/acd (#142) para el compuesto x = 2. Seaprecia un distanciamiento de las distancias interatómicas debido a que el radio delSr² ⁺ es mayor que el del La³ ⁺, lo que incrementa los parámetros de red así como elvolumen de la celda unidad.Mediante microscopía electrónica de barrido se obtuvo información de la fase obteniday de la superficie. Se realizó un análisis composicional en la superficie de cadacompuesto para contrastarla con la evolución teórica.Por último se realizó el estudio de la propiedad de conductividad a diferentestemperaturas. En la que se procedió a un análisis individual de cada compuesto y unabreve comparación al final de la energía de activación.Los resultados obtenidos mostraron que al ir incrementando la cantidad de Sr seobtienen mejores conductividades. Se debe a que la conducción en x > 1 estágobernada por “bulk”, lo que implica una reducción en la energía de activación.