LiCoO2 CERAMICS POWDERS DOPED WITH EUROPIUM

Authors

  • Rosario Instituto Politécnico Nacional (IPN), Centro de Investigación e Innovación Científica (CIITEC)
  • Antonieta García Murillo Instituto Politécnico Nacional (IPN) de México
  • Felipe Centro de Investigación e Innovación Tecnológica del I.P.N. – México
  • José Instituto Politécnico Nacional-ESIQIE
  • Hiram Joazet Ojeda Galvan Universidad Autónoma de San Luís Potosí, Mexico

DOI:

https://doi.org/10.5281/zenodo.10557577

Abstract

Lithium cobaltate (LiCoO2) is one of the materials used to make cathodes for lithium-ion batteries. However, it is subject to various limitations, such as structural and thermal instability, low electrochemical capacity, irreversibility, and insecurity. Newer materials are designed and produced with rare earths a low concentration, to promote the better electrochemical performance of lithium-ion batteries. The europium ion (Eu3+) has advantageous properties, such as an ionic radius that is larger than the radii of lithium and cobalt, and thermomechanical and structural stability. In this paper, is reported on the production of crystalline lithium cobaltate (LiCoO2) powders doped with Eu3+ at different concentrations (0.01, 0.03, and 0.05 mol %). There are various methods for producing these powders, such as the solid-state, hydrothermal, and sol gel methods, among others. However, the sol-gel method makes it possible to obtain crystalline materials at low residence temperatures, to control variables during synthesis, and to produce materials of high purity at nanometric sizes. The materials obtained were analyzed by various characterization techniques such as, IR spectroscopy (FTIR), x-ray diffraction (XDR), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS) and transmission electron microscopy (TEM)  to determine the morphological and compositional properties after doping with Eu3+. Structural analysis and Rietveld refinement showed a hexagonal structure at 800 °C, with planes attributable to the R-3m space group. By means of FTIR, bands characteristic of LiCoO2 and the band corresponding to Eu3+ were observed. When the Eu3+ ion was added at different concentrations, the morphology of the particles was uniform and quasispherical. The elements were identified by EDS as cobalt and europium. Through TEM, the interplanar distance of the main plane of LiCoO2 doped with Eu3+ were obtained, that is, (003) and an increase in the plane took place when the Eu3+ was incorporated ion into the crystalline structure.

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Author Biographies

Rosario, Instituto Politécnico Nacional (IPN), Centro de Investigación e Innovación Científica (CIITEC)

MARÍA DEL ROSARIO GONZÁLEZ GARCÍA estudio la Ingeniería en Nanotecnología y obtuvo su grado de Maestría en Tecnología Avanzada en el Centro de Investigación e Innovación Tecnológica (CIIITEC) del Instituto Politécnico Nacional (IPN). Con un proyecto relacionado con la síntesis de materiales dopados con tierras raras para su uso como cátodos en baterías de ion litio. Actualmente se encuentra estudiando el 1er semestre de Doctorado con un proyecto relacionado con tierras raras y su aplicación en materiales luminiscencia. (ORCID: 0000-0002-9908-6187)

Antonieta García Murillo, Instituto Politécnico Nacional (IPN) de México

Antonieta García Murillo. ORCID 0000-0001-6711-2638 Ingeniero Química Industrial por el Instituto Politécnico Nacional (IPN) de México. Docteur es Sciences en Físico química de materiales luminiscentes por la Universidad Lyon I. Francia Actualmente Profesor Investigador en el Centro de Investigación e Innovación Tecnológica del I.P.N. – México Líneas de investigación: Nanopartículas (fotocatálisis, materiales altamente energéticos, aerogeles, preservación del patrimonio arquitectónico). Nanoestructuras (baterías de Litio, celdas de perovskitas, recubrimientos anticorrosivos, guías de onda, sensores)

Felipe, Centro de Investigación e Innovación Tecnológica del I.P.N. – México

Felipe de Jesús CARRILLO ROMO. ORCID 0000-0002-7513-8472 Ingeniero Metalúrgico por el Instituto Politécnico Nacional (IPN) de México. DEA en Química aplicada por la Universidad Lyon I. Francia Docteur es Sciences en Termodinámica de materiales inorgánicos por la Universidad Lyon I. Francia Posdoctorado en Física de materiales cristalinos por la Universidad Lyon I. Francia Actualmente Profesor Investigador en el Centro de Investigación e Innovación Tecnológica del I.P.N. – México Líneas de investigación: Nanopartículas (fotocatálisis, materiales altamente energéticos, aerogeles, preservación del patrimonio arquitectónico). Nanoestructuras (baterías de Litio, celdas de perovskitas, recubrimientos anticorrosivos, guías de onda, sensores)

José, Instituto Politécnico Nacional-ESIQIE

El Dr. J. Ortiz-Landeros nació en la Ciudad de México, México. Realizó su doctorado en Metalurgia y Materiales en el Instituto Politécnico Nacional-ESIQIE, donde en 2015 se integró como profesor investigador en los programas de licenciatura y posgrado.Su trabajo de investigación se centra en la síntesis química, procesamiento, caracterización y análisis de materiales funcionales, principalmente cerámicos avanzados, para aplicaciones ambientales y energéticas.

Hiram Joazet Ojeda Galvan, Universidad Autónoma de San Luís Potosí, Mexico

Coordinación para la Innovación y la Aplicación de la Ciencia y la Tecnología (CIACYT), Universidad Autónoma de San Luís Potosí, Álvaro Obregón 64, San Luis Potosí, S.L.P. 78000, México

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Published

2024-02-28

How to Cite

González García, . M. del R. ., García Murillo, A., Carrillo Romo, F. de J. ., Ortíz Landeros, J., & Ojeda Galvan, H. J. (2024). LiCoO2 CERAMICS POWDERS DOPED WITH EUROPIUM. LatinAmerican Journal of Metallurgy and Materials, 43(1), 03–18. https://doi.org/10.5281/zenodo.10557577

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