Síntesis de materiales activos mixtos de LiMnXFe1-XPO4 para cátodos de celdas de ion-Li basados en estructuras olivinas

Abstract

El LiFePO₄ (LFP) es uno de los materiales más estudiados como cátodo en baterías de iones de litio, debido a su bajo costo de producción, alta seguridad y excelente estabilidad. Sin embargo, presenta limitaciones importantes como la reducida conductividad iónica del litio, una densidad energética relativamente baja, y un potencial redox moderado de 3,45 V. En contraste, los materiales basados en LiMnPO₄ (LMP) ofrecen una mayor densidad de energía y un potencial redox más alto (4,1 V), pero son térmicamente inestables y, al igual que el LFP, presentan una conductividad iónica y eléctrica baja. Con el objetivo de desarrollar un material que combine las ventajas del LFP y del LMP, se propuso la sustitución parcial de los átomos de Fe en el LFP por Mn. Dado que el Mn²⁺ posee una estructura olivina similar y un radio iónico comparable al Fe²⁺, puede ser incorporado fácilmente como sustituyente en la red cristalina del LFP, sin comprometer la seguridad ni incrementar significativamente los costos del material final.