Óxidos y oxifluoruros de vanadio como electrodos positivos de baterías de ion sodio.

Abstract

Las baterías de ion sodio se presentan como una alternativa a las baterías de ion litio económicamente más asequible, así como más respetuosa con el medio ambiente. La mayoría del conocimiento adquirido en cuanto al papel del litio en baterías de ion litio puede ser aplicado a las baterías de ion sodio, permitiendo en algunos casos el uso de materiales similares. En cuanto al carácter de estos materiales, destacan los óxidos de metales de transición respecto a su aplicación como electrodos positivos. Concretamente, los óxidos basados en vanadio presentan altos valores de voltaje de trabajo y capacidad específica haciendo de este tipo de compuestos un candidato de interés para su aplicación como electrodos positivos de baterías de ion sodio. Este tipo de compuestos conforman el objeto de estudio de la presente Tesis Doctoral. Concretamente, los materiales estudiados han sido el polimorfo de alta presión HP-β-V2O5 y los bronces β-Na0.33V2O5 y β-Na0.33V2O4.67F0.33. De forma general, el trabajo de investigación presentado en esta Tesis Doctoral consiste en la evaluación del comportamiento electroquímico de los materiales estudiados, así como en una caracterización estructural de los compuestos de intercalación que forman, estableciendo una relación entre composición, estructura, propiedades y prestaciones electroquímicas.

Sodium ion batteries are a cheaper, more environmentally friendly alternative to lithium ion batteries. Most of the acquired knowledge regarding the role of lithium within lithium ion batteries can be applied to sodium ion batteries, allowing the use of similar materials in some cases. Regarding the nature of these materials, transition metal oxides stand out as positive electrodes. In particular, vanadium oxides exhibit high values of operating voltage and specific capacity, serving as an interesting candidate concerning their application as positive electrodes for sodium ion batteries. This kind of compounds are the subject of study of this Doctoral Thesis. In particular, the studied materials are the high-pressure polymorph HP-β-V2O5 and the bronzes β-Na0.33V2O5 and β-Na0.33V2O4.67F0.33. The research work reported in this Doctoral Thesis consists in the evaluation of the electrochemical behavior of the studied materials, as well as the structural characterization of the compounds formed upon intercalation. Thus, a relationship between composition, structure, electrochemical behavior and electrochemical performance is established.