Registro:
| Documento: | Tesis Doctoral |
| Disciplina: | quimica |
| Título: | Estudios fundamentales de reacción de electrorreducción de oxígeno en electrolitos no acuosos para el desarrollo de tecnología de batería de Litio-aire |
| Título alternativo: | Fundamental studies of oxygen electroreduction reaction in non-aqueous electrolytes for the development of Lithium-air battery technology |
| Autor: | Mozhzhukhina, Nataliia |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Filiación: | Universidad de Buenos Aires - CONICET. Instituto de Química, Física de Los Materiales, Medioambiente y Energía (INQUIMAE)
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| Publicación en la Web: | 2018-08-16 |
| Fecha de defensa: | 2017-12-06 |
| Fecha en portada: | 2017 |
| Grado Obtenido: | Doctorado |
| Título Obtenido: | Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Química Inorgánica, Química Analítica y Química Física |
| Director: | Calvo, Ernesto J. |
| Consejero: | Negri, Martín |
| Jurado: | Aurbach, Doron; Salvarezza, Roberto C.; Leiva, Ezequiel P.M. |
| Idioma: | Inglés |
| Palabras clave: | BATERIA DE LITIO-AIRE; ELECTRORREDUCCION DE OXIGENO; ELECTROLITOS NO ACUOSOS; SUPEROXIDO; PEROXIDO DE LITIO; SOLVATACION DE ION LITIOLITHIUM-AIR BATTERY; OXYGEN ELECTROREDUCTION; NON-AQUEOUS ELECTROLYTES; SUPEROXIDE; LITHIUM PEROXIDE; SOLVATION OF LITHIUM ION |
| Tema: | física/fisicoquímica
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| Formato: | PDF |
| Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6291_Mozhzhukhina |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n6291_Mozhzhukhina.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n6291_Mozhzhukhina |
| Ubicación: | Dep.QUI 006291 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Mozhzhukhina, Nataliia. (2017). Estudios fundamentales de reacción de electrorreducción de oxígeno en electrolitos no acuosos para el desarrollo de tecnología de batería de Litio-aire. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6291_Mozhzhukhina |
Resumen:
En la búsqueda de las baterías de gran densidad energética, la atención mundial fue atraída por las baterías de Li-aire y su potencial de competir con los combustibles fósiles para las aplicaciones automotrices. Esta batería consiste de un ánodo de litio metálico y un cátodo poroso de matriz conductora, donde los iones litio se encuentran con el oxigeno del aire para formar el peróxido de litio. A pesar de las grandes promesas, la batería de Litio-aire posee muchos desafíos por enfrentar para que sea posible su comercialización. Sin embrago uno de los problemas más grandes es la inestabilidad del cátodo y del electrolito, que resulta en una baja retención de ciclos carga-descarga. Para superar esos desafíos fue necesario adquirir una comprensión más profunda de las reacciones que ocurren en el cátodo. En 2012, cuando inicio esta tesis doctoral, se conocía muy poco sobre la reacción de reducción de oxigeno (ORR) en solventes no acuosos. Pero durante los siguientes cinco años de gran esfuerzo mundial, fue elaborado un modelo más completo de ORR en esos medios. En este manuscrito reflejaremos nuestra contribución al progreso en la comprensión del mecanismo de ORR y sus implicaciones para el funcionamiento de la batería de Litio-aire. También se discutirá en detalle la importancia de la solvatación del ión litio y el efecto de la solvatación preferencial en los solventes mixtos. Finalmente se explicarán las reacciones de descomposición del solvente con el uso de las técnicas espectroelectroquímicas. Los estudios realizados son de gran valor para el desarrollo de la tecnología de batería de Litio-aire y han contribuido al estado del arte actual en el campo.
Abstract:
In search of high energy density batteries, the worldwide attention has been captured by Li-air batteries and their potential to compete with fossil fuels for electromotive applications. This battery consists of a Li metal anode and a “breathing” conducting matrix cathode, where the lithium ions combined with oxygen from the air form lithium peroxide. Despite demonstrating great promise, the Li-air battery possesses many challenges that have to be solved in order to make possible its commercialization. One of the biggest problems is the cathode and electrolyte instabilities in the presence of reactive oxygen species, which result in low cycle retention. To overcome those challenges, a more profound understanding of the cathode reactions was required. In 2012, at the beginning of this doctoral thesis research, very little was known about the oxygen reduction reaction (ORR) in non-aqueous solvents. However during the next five years following enormous research effort worldwide, the comprehensive model of ORR in those media was elaborated. In this manuscript we will demonstrate our contribution to the progress in the understanding of the ORR mechanism and its implications for the Li-air battery cycling. We will also discuss in great detail the importance of Li+ ion solvation and the effect of the preferential solvation in the mixed solvents. Finally we will explain the solvent decomposition reaction with the use of spectroelectrochemical techniques. The performed studies are of great value for the development of Li-air battery technology, and have contributed to the current state-of-the-art in this field.
Citación:
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Mozhzhukhina, Nataliia. (2017). Estudios fundamentales de reacción de electrorreducción de oxígeno en electrolitos no acuosos para el desarrollo de tecnología de batería de Litio-aire. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6291_Mozhzhukhina
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Mozhzhukhina, Nataliia. "Estudios fundamentales de reacción de electrorreducción de oxígeno en electrolitos no acuosos para el desarrollo de tecnología de batería de Litio-aire". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2017.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6291_Mozhzhukhina
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