Desarrollo de nuevos sistemas sustentables de electrolitos eutécticos acuosos para batería de ion litio

• Autor: Velasquez Arbieto, Ruben Dario
• Formato: tesis de maestría
• Fecha de Publicación: 2025
• Institución: Universidad Nacional de Ingeniería
• Repositorio: UNI-Tesis
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:cybertesis.uni.edu.pe:20.500.14076/29039
• Enlace del recurso: http://hdl.handle.net/20.500.14076/29039
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Baterías de ion litio acuosas; Electrolito eutéctico acuoso; Ventana de estabilidad electroquímica; Conductividad iónica; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#1.04.03

Las baterías de ion litio (LIBs) emplean en su mayoría solventes orgánicos a base de carbonatos alquílicos (por ejemplo: carbonato de etileno (EC), carbonato de propileno (PC), etc); sin embargo, presentan problemas concernientes a su baja seguridad tales como su elevada inflamabilidad y toxicidad e inclusive inestabilidad electroquímica, es decir, se descomponen y generan reacciones indeseables cuando trabajan a altas temperaturas. Es por ello que surge la iniciativa de emplear el agua como una alternativa prometedora para reemplazar a los solventes convencionales debido a que es más seguro, más asequible y eco-amigable; no obstante, su limitada ventana de estabilidad electroquímica (VEEagua= 1.23 V) lo hace menos competitivo que los solventes actualmente empleados en LIBs. Por tal motivo, surge la necesidad de emplear electrolitos eutécticos como una estrategia para ampliar la VEE. La estrecha VEE del electrolito está relacionada a la formación de clústeres de agua en el electrolito. En la presente tesis, se empleó la espectroscopía de infrarrojo cercano y medio con transformada de Fourier para evaluar las interacciones de los clústeres de agua. El electrolito eutéctico acuoso 4.1 m LiClO4:U:H2O mostró una elevada estabilidad térmica a un amplio rango de temperatura a 191 ºC y una alta conductividad iónica de 3.6 mS cm-1. Asimismo, el electrolito presento una VEE de 4.4 V. Posteriormente, se ensamblo una batería de ion litio CR2032 con LTO_G20 como ánodo, LFP como cátodo, un separador Whatman y el electrolito eutéctico 4.1 m LiClO4:U:H2O. Los ensayos de carga y descarga galvanostática demostraron que la celda presenta una eficiencia coulómbica superior al 90 %, así como también los procesos de intercalación y des-intercalación de iones litio en la batería. El empleo de este tipo de electrolito hace que la batería sea más segura, estable y menos tóxica que las baterías comerciales.