Síntesis y estudio de materiales basados en estaño para su desempeño en tecnologías de almacenamiento de energía

Abstract

El presente Trabajo de Fin de Máster (TFM) se centra en la síntesis de partículas de fosfuro de estaño (Sn4P3) recubiertas de carbono como material con propiedades de electrodo negativo en tecnologías tanto de litio-ion como de sodio-ion, debido a su capacidad de reaccionar con una gran cantidad de estos iones alcalinos hasta alcanzar una capacidad teórica de 1230 mAh g-1. La estrategia de síntesis se ha basado en diseñar varias rutas para obtener un producto intermedio de partículas de estaño, y la posterior fosfuración a través de un método solvotermal, alcanzando así el objetivo de este trabajo. Los materiales preparados fueron caracterizados química y estructuralmente mediante diversas técnicas para examinar las diferencias más relevantes en cuanto a sus propiedades químicas, texturales y morfológicas. En base a los resultados obtenidos se optimizaron los parámetros de síntesis con el fin de cumplir el objetivo de preparar partículas de materiales basados en estaño.Finalmente se realizaron varios estudios electroquímicos con el fin de observar el comportamiento del material como ánodo en sistemas de almacenamiento de energía como condensadores o baterías de litio-ion o sodio-ion.

This master’s thesis (TFM) is focused on the synthesis of carbon-coated tin phosphide (Sn4P3) particles as a material with negative electrode properties in lithium-ion and sodium-ion technologies, due to its ability to react with a large amount of these alkaline ions, up to a theoretical capacity of 1230 mAh g-1. The synthesis strategy was based on the design of several routes to obtain an intermediate product of tin particles and subsequent phospidation by a solvothermal method. The prepared materials were chemically and structurally characterised using different techniques in order to study the most relevant differences in terms of chemical, textural and morphological properties. On the base of the results obtained, the synthesis parameters were optimised to achieve the objective of preparing tin-based particles. Finally, several electrochemical studies were carried out to observe the behaviour of the material as an anode in energy storage systems such as capacitors or lithium-ion or sodium-ion batteries.