Estudio de la influencia del hierro, fósforo, potasio, tantalio y flúor sobre las propiedades del TiNb2O7

Resumen

Recientemente, los óxidos a base de niobio han atraído un interés creciente como una opción potencial para la tecnología de baterías de iones de litio. El óxido mixto TiNb₂O₇ se ha considerado un candidato prometedor para materiales anódicos. Sin embargo, sus precursores requieren un costoso proceso de purificación, ya que se procesan a partir de minerales complejos. Además del costo de la purificación, estos pasos resultan en cantidades significativas de efluentes, que generan costos de tratamiento. La presente investigación fue diseñada para comprender la influencia de los contaminantes que se encuentran comúnmente en los minerales o insertados en las rutas de proceso para la obtención de óxidos de niobio. El hierro, el potasio, el fósforo, el tantalio y el fluoruro se insertaron en el proceso de síntesis de TiNb₂O₇ a partir de soluciones ultrapuras. Los óxidos mixtos obtenidos se sometieron a caracterizaciones mediante la técnica de difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido y, finalmente, se aplicaron a baterías de iones de litio para evaluar la influencia en el rendimiento electroquímico. Los resultados mostraron que, a pesar del impacto en la formación del compuesto, la presencia de hierro hasta 2.000 ppm en la síntesis no fue perjudicial para el proceso general, mientras que la presencia de fósforo y potasio resultó en serios problemas en las etapas de preparación del electrodo. Por otro lado, la presencia de tantalio promovió importantes aumentos en el rendimiento de las baterías, atribuidos a la formación de óxidos mixtos de alta pureza (TiNb₂O₇ y TiTa₂O₇).