Identifying different states of lithiation of Li4Ti5O12spinel by energy-dispersive inelastic X-ray scattering (EDIXS) spectroscopy

The Li4Ti5O12 (LTO) compound has been investigated as an alternative negative electrode material for lithium ion batteries (LIBs), which are being used as energy storage devices in stationary systems as well as for electric vehicles due to their many interesting features. The LTO compound has shown remarkable Li-ion intercalation/de-intercalation reversibility, demonstrating also zero-strain volume change during the cycling process along with notable safety performance. Furthermore, LTO has a high voltage plateau in comparison with other negative material candidates, helping to avoid the deposition of metallic lithium in the dendrite form. Due to its performance and potential application in LIBs, a deep knowledge regarding the behavior of this LTO compound is of high interest. In this work, energy-dispersive resonant inelastic X-ray scattering (EDIXS) is used to fulfill this need. In addition, XANES measurements were carried out as complementary methodology. The results indicate that EDIXS can differentiate LTO chemical compounds (lithiated and de-lithiated) with high sensitivity, and is a reliable tool to perform chemical speciation analysis on such samples. In addition, the results confirm theoretical predictions regarding the composition of different oxidation states of titanium associated with different states of charge/lithiation of the LTO-spinel also. The proposed methodology can be easily applied to other lithium-based materials and beyond them, such as those based on sodium and novel technologies based on polyvalent cations including magnesium and aluminium. This journal isFil: Robledo, José Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola; ArgentinaFil: Leani, Juan José. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola; ArgentinaFil: Chauque, Susana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Camara, Osvaldo Raul. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Sanchez, Hector Jorge. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola; ArgentinaFil: Oliva, Fabiana Yolanda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; Argentin

Desarrollo de materiales a bases de dióxido de titanio para empleo como electrodos negativos en baterías de ion litio

Tesis (Doctora en Ciencias Químicas) - - Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2017En la búsqueda de síntesis de materiales activos para electrodos negativos a base de dióxido de titanio, simple, de bajo costo y con gran eficiencia energética, se han investigado a lo largo de esta tesis, diferentes abordajes para la optimización de los métodos de preparación de los mismos. En dicha búsqueda, la espinela de Li4Tis012 (LTO), presentó grandes ventajas en capacidad específica, reversibilidad, estabilidad y ciclabilidad respecto a otros titanatos de metales alcalinos. Sin embargo, una desventaja de este material es la propiedad aislante inherente del óxido de titanio, que va en detrimento de los requerimientos de un alto rendimiento en potencia para las BILs con ánodos de LTO. Se analizó el efecto de la molienda energética sobre el LTO sintetizado por el método cerámico y por el método sol-gel (ambos calcinados a 950°C durante 24h), obteniéndose respuestas electroquímicas diferentes. En el primer caso, se observó una pérdida de cristalinidad significativa con el aumento del tiempo de molienda, y una consecuente disminución en la capacidad específica. Entretanto, el LTO preparado por el método sol-gel ofreció una mayor resistencia a la molienda energética, obteniéndose tamaños de partícula menores, exponiendo una mayor área superficial y un incremento en la capacidad específica (~100% de la capacidad). Se determinó que el tamaño de partícula y cristalinidad juegan un rol fundamental en la respuesta electroquímica en estos sistemas. Para evitar post-tratamientos adicionales que implican un incremento en el costo global de síntesis, se optimizaron los métodos de síntesis de LTO (temperatura final y tiempo de calcinado), con el fin de obtener tamaños de partícula menores desde el inicio. Se observó que la temperatura final de síntesis influye directamente en la cristalinidad, pureza y tamaño de partícula de los materiales preparados, factores que son requerimientos básicos para el buen rendimiento de estos materiales a ser utilizados como electrodos negativos en BILs. En ambas optimizaciones de los métodos de síntesis, se concluyó que la temperatura óptima de calcinado es de 700°C y 8 horas de tratamiento térmico. Se mejoró la conductividad intrínseca de los titanatos de metales alcalinos preparados, optimizando métodos de hibridización de los mismos empleando diferentes precursores carbonosos como sacarosa y C preparado por el método de Hummer. Se observó que, el recubrimiento de las partículas con material carbonoso con un cierto grado de cristalinidad incrementa el 100 % la capacidad específica del material prístino. Otra estrategia en la búsqueda de obtener baterías más seguras utilizando LTO cómo material de ánodo fue estudiar la respuesta electroquímica del LTO sin ningún post-tratamiento, empleando como solvente electrolítico líquidos iónicos, debido a sus ventajas interesantes por sobre los solventes orgánicos. Se determinó que la naturaleza del aglutinante empleado es de extrema importancia, debiéndose reemplazar al PVDF por algún aglutinante con mayor conductividad iónica. Cuando se utilizó PDDA-LI como aglutinante, se obtuvo la mejor respuesta electroquímica del LTO, debido a que es mejor conductor iónico, presentó mayor número de transporte de litio y la mejor interacción con el líquido iónico empleado (Pipl,4Tf2N). Finalmente, se evaluaron dos prototipos de BILs empleando como cátodo LiFeP04 comercial. Si bien el valor de capacidad absoluta obtenida es dependiente del área ofrecida, se observó en todos los casos una excelente reversibilidad en los procesos de carga y descarga, correspondiente con las características discutidas que presenta el LTO como ánodo. Los ánodos que se emplearon para el montaje de las BILs soportan un ciclado de hasta 500 ciclos (a 0,5 C) manteniendo el 80% de la capacidad específica inicial haciendo de este material un promisorio material de ánodo para celdas de baterías para sistemas estacionarios.Chauque, Susana. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.Cámara, Osvaldo Raul. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Fisicoquímica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones en Fisicoquímica de Córdoba; Argentina.Visintín, Arnaldo. Universidad Nacional de Jujuy. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigación y Desarrollo en Materiales avanzados y Almacenamiento de Energía de Jujuy; Argentina.Oliva, Fabiana Yolanda. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Fisicoquímica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones en Fisicoquímica de Córdoba; Argentina.Perez, Jorge Daniel. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.Granados, Alejandro Manuel. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Orgánica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones en Fisicoquímica de Córdoba; Argentina.Chialvo, Abél César. Universidad Nacional del Litoral. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Química Aplicada del Litoral; Argentina.Vaca Chávez, Fabián. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación; Argentina

Aplicación de Ánodos basados en Titanatos de Litio para Almacenamiento Electroquímico de Energía: Prototipos de Baterías de Ión-Litio

En el presente artículo se informan resultados experimentales correspondientes al rendimiento electroquímico de dos materiales activos de titanato de litio (LTO), sintetizados por método cerámico y caracterizados previamente, para ser empleados como electrodo negativo en prototipos de baterías de ión litio (BILs). Estos materiales fueron ciclados galvanostáticamente en forma prolongada empleando litio metálico como electrodo auxiliar, mostrando una excelente reversibilidad en los procesos de carga y descarga durante 300 ciclos. A partir de la proyección de los valores de capacidad específica en función del número de ciclos, se pudo estimar que estos materiales tienen la capacidad de soportar el ciclado galvanostático durante 450-500 ciclos antes de disminuir al 80% de la capacidad inicial. Se ensamblaron dos prototipos de BILs, empleando como electrodo negativo los materiales de LTO y como electrodo positivo un compuesto de fosfato de hierro y litio comercial (LFP). El comportamiento electroquímico de los prototipos estuvo en excelente concordancia con las respuestas de ambos electrodos por separado, medidos en medias celdas con litio metálico como electrodo auxiliar. Se observó que el potencial de celda obtenido en los prototipos es igual a la diferencia de los potenciales de meseta de las celdas LTO/Li y LFP/Li, con un valor de 1,9 V, correspondiente a la inserción/de-inserción de ion litio topotáctica en los dos materiales activos de intercalación. Ambos prototipos mostraron una pérdida de tan solo el 12% de su capacidad específica a lo largo de 300 ciclos de carga/descarga en forma continua, con una muy alta eficiencia de energía observada a través de la constancia en el potencial de carga/descarga y la alta eficiencia coulómbica.In the present article it is reported experimental results corresponding to the electrochemical performance of two lithium titanate active materials (LTO), synthesized by ceramic method and previously characterized, to be used as a negative electrode in prototypes of lithium ion batteries (BILs). These materials were galvanostatically cycled to long times using metallic lithium as an auxiliary electrode, showing an excellent reversibility in the charging and discharging processes along 300 cycles. From the variation of the specific capacity values as a function of the number of cycles, it was possible to estimate that these materials have the capacity to support the galvanostatic cycling during 450-500 cycles before decreasing to 80% of the initial capacity. Two prototypes of BILs were assembled, using the LTO materials as negative electrode and a commercial lithium iron phosphate (LFP) compound as positive electrode. The electrochemical behavior of the prototypes was in excellent agreement with the responses of both electrodes separately, measured in half cells with metallic lithium as auxiliary electrode. It was observed that the cell potential obtained in the prototypes is equal to the difference of the plateau potentials of the LTO/Li and LFP/Li cells, with a value of 1.9 V, corresponding to the topotactic insertion/deinsertion of lithium ion in the two active intercalation materials. Both BIL prototypes showed a loss in specific capacity of only 12% over 300 charge/discharge cycles, with a very high energy efficiency observed through the constancy in the charge/discharge potential and the high coulombic efficiency.Fil: Chauque, Susana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Oliva, Fabiana Yolanda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Camara, Osvaldo Raul. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; Argentin

Sustainable Synthesis of Sulfur-Single Walled Carbon Nanohorns Composite for Long Cycle Life Lithium-Sulfur Battery

Lithium–sulfur batteries are considered one of the most appealing technologies for next-generation energy-storage devices. However, the main issues impeding market breakthrough are the insulating property of sulfur and the lithium-polysulfide shuttle effect, which cause premature cell failure. To face this challenge, we employed an easy and sustainable evaporation method enabling the encapsulation of elemental sulfur within carbon nanohorns as hosting material. This synthesis process resulted in a morphology capable of ameliorating the shuttle effect and improving the electrode conductivity. The electrochemical characterization of the sulfur–carbon nanohorns active material revealed a remarkable cycle life of 800 cycles with a stable capacity of 520 mA h/g for the first 400 cycles at C/4, while reaching a value around 300 mAh/g at the 750th cycle. These results suggest sulfur–carbon nanohorn active material as a potential candidate for next-generation battery technology

Enhanced energy storage of alkali (Li, Na) titanates by sucrose carbonization

In this work, a simple and effective synthesis procedure was performed in order to prepare hybrid alkali titanate materials, as negative electrodes for lithium-ion battery applications. Lithium titanate Li4Ti5O12 (LTO) and sodium titanates Na2Ti3O7 (NTO237) and Na2Ti6O13 (NTO2613) compounds were synthesized through a solid-state method; then a carbon coating was performed using sucrose impregnation followed by a dehydration step with strong acid medium, and finally calcined at high temperature. XRD and Raman spectroscopy analysis of the composites indicated that the strong acid medium in the carbonization step affects the titanate structure. A calcination temperature at 700 °C proved to be adequate to obtain the LTO/C material without significant changes and with a homogeneous carbon coating, so it was used to obtain further the hybrids NTO237/C and NTO2613/C materials. The carbon coating improved the good behavior obtained before in bare LTO compound about specific capacity for electric charge storage, but mainly produced huge improvements in the poor specific capacities observed for both bare NTO compounds. All the hybrid alkali titanates exhibited a great stability of charge/discharge cycling and a very good rate capability response, showing a robust behavior recovering the initial specific capacity at low rate after several discharge cycles at high rates (10 C). Such increase in the specific storage capacity in all hybrid alkali titanate materials is associated with the enhancement in the inter-particle connectivity generated by the carbonaceous coating.Fil: Chauque, Susana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Oliva, Fabiana Yolanda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Lener, German. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Camara, Osvaldo Raul. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; Argentin

Comparative Study of Different Alkali (Na, Li) Titanate Substrates as Active Materials for Anodes of Lithium - Ion Batteries

The relationship between structure and lithium storage capacity of different titanate samples as anode materials for lithium-ion batteries is discussed. Li4Ti5O12, Na2Ti3O7 and Na2Ti6O13 were synthesized by solid-state reaction. The structure, surface and morphology of the samples were characterized by SEM, XRD and RAMAN spectroscopy. The electrochemical performance was studied by galvanostatic charge-discharge cycling, cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy and rate capability. The lithium titanate presented the highest capacity of the three electrodes, together with the most reversible potential plateau at 1.6 V vs. Li+/Li and the best response in rate capability. Apparent diffusion coefficients of Li+ ions into the titanate matrices were obtained, showing the highest value for the lithium titanate compound. Between both sodium titanates, Na2Ti6O13 presented the highest specific capacity and the best discharge retention.Fil: Chauque, Susana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Robledo, Carla Belén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Leiva, Ezequiel Pedro M.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Oliva, Fabiana Yolanda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Camara, Osvaldo Raul. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; Argentin

Lithium titanate as anode material for lithium ion batteries: Synthesis, post-treatment and its electrochemical response

The relationship between the structure and crystallinity of lithium titanate Li4Ti5O12, at different synthesis post-treatment conditions on the electric energy storage capacity is discussed. Li4Ti5O12 was synthesized by solid-state reaction at a high temperature and time (950 °C, 24 h) and the resulting material was post-treated with a ball milling process at different times. Additional samples were prepared with a post-calcination after and adding graphite carbon previously to the longer applied ball-milling time. All the obtained materials were structurally and morphologically characterized by XRD and SEM techniques. To study the effect of ball milling time on the lithium-ion storage capacity, electrochemical experiments of galvanostatic charge-discharge cycling, cyclic voltammetry, and rate capability experiments were performed. The application of high-energy milling showed that the obtained specific capacity increased with particle size reduction as long as the crystallinity degree of the LTO material remained high. The Li-ion diffusion coefficient for each material was obtained, as well as its specific resistivity and the intrinsic rate constant for the electrochemical process. It was possible to observe that the ball-milling treatment producing improvements in the charge storage capacity leads also to improvements in mass transport and electrical conduction, although not necessarily produce better electrochemical kinetic behavior. The inter-particle connectivity was analyzed in terms of state-of-the-art percolation modeling.Fil: Chauque, Susana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Fisicoquímica; ArgentinaFil: Oliva, Fabiana Yolanda. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Fisicoquímica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Visintin, Arnaldo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; ArgentinaFil: Barraco Diaz, Daniel Eugenio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; ArgentinaFil: Leiva, Ezequiel Pedro M.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Camara, Osvaldo Raul. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Fisicoquímica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; Argentin

Ab initio calculations of lithium titanates related to anodes of lithium-ion batteries

We perform ab initio calculations, within the density functional theory framework, of different lithium titanate compounds. In particular, Li4Ti5O12 (whose lithiated form is Li7Ti5O12) can be used as an anode in Li-ion batteries. Because of the complexity of the structures of these compounds, the related compounds LiTi2O4 and Li2Ti2O4 are analyzed in the first stage of this work. In a later stage, the Ti atoms in these compounds are systematically replaced by Li atoms at the corresponding crystallographic sites to build the structure of the compound of interest. Analysis of the chemical potential allows us to determine the regions of relative stability of each of the intermediate structures obtained by means of the aforementioned replacements. Additionally, experimental structures are reported and Li+ diffusion velocities are calculated.Fil: Amaya Roncancio, Sebastian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich"; ArgentinaFil: Reinaudi, Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Chauque, Susana. Universidade de Sao Paulo; BrasilFil: Oliva, Fabiana Yolanda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Camara, Osvaldo Raul. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Leiva, Ezequiel Pedro M.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Gimenez, Maria Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentin

Use of poly[ionic liquid] as a conductive binder in lithium ion batteries

In the present work, we studied the performance of different new binders based on poly[ionic liquids] (POILs) using a well-known negative electrode material such as Li4Ti5O12 (LTO) compound and ionic liquids (ILs) as solvents. We used an IL formed by Pip1,4Tf2N with N-butyl-N-methyl piperidinium (Pip1,4) as the cation and bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (Tf2N−) as the anion. We tested two POILs as binders, composed of either LiTf2N, Pip1,4Tf2N, and PVDF or poly[diallyldimethylammonium]Tf2N (PDDA) as the polymer precursors (PVDF-IL and PDDA-IL, respectively). The best Li+ transport number as well as the smallest contact angle (electrolyte membrane) was obtained for the PDDA-IL polymer. The swelling effect better facilitates impregnation than the other polymers. The LTO/PDDA-IL combination showed the best specific capacity, 70 mAh g−1, and a stable prolonged cycling. We identified the TiIV/TiIII redox reversible processes by cyclic voltammetry experiments and the differential capacity profiles. Additionally, we measured the Li+ diffusion coefficient to be approximately 10−12 cm2 s−1. When different binders and IL-solvents are employed in a typical LTO cell, we demonstrated that the factors that determine cell performance are the ionic conductivity and the swelling effect.Fil: Chauque, Susana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Oliva, Fabiana Yolanda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Camara, Osvaldo Raul. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Torresi, Roberto M.. Universidade de Sao Paulo; Brasi