NASICON
NASICON es un acrónimo de S uper I onic CON ductor de sodio ( Na ) , que generalmente se refiere a una familia de sólidos con la fórmula química Na 1 + x Zr 2 Si x P 3 − x O 12 , 0 <x <3. En En un sentido más amplio, también se usa para compuestos similares donde Na, Zr y / o Si se reemplazan por elementos isovalentes. Los compuestos NASICON tienen conductividades iónicas elevadas, del orden de 10 −3 S / cm, que rivalizan con las de los electrolitos líquidos . Son causadas por el salto de iones de Na entre los sitios intersticiales de la red cristalina NASICON. [2]
La estructura cristalina de los compuestos NASICON se caracterizó en 1968. Es una red covalente que consta de octaedros de ZrO 6 y tetraedros de PO 4 / SiO 4 que comparten esquinas comunes. Los iones de sodio se encuentran en dos tipos de posiciones intersticiales. Se mueven entre esos sitios a través de cuellos de botella, cuyo tamaño, y por lo tanto la conductividad eléctrica de NASICON , depende de la composición de NASICON, de la ocupación del sitio [3] y del contenido de oxígeno en la atmósfera circundante. La conductividad disminuye para x <2 o cuando todo Si se sustituye por P en la red cristalina (y viceversa); se puede aumentar agregando un compuesto de tierras raras a NASICON, como la itria . [1]
Los materiales NASICON se pueden preparar como monocristales, compactos cerámicos policristalinos, películas delgadas o como vidrio a granel llamado NASIGLAS . La mayoría de ellos, excepto NASIGLAS y el Na 4 Zr 2 Si 3 O 12 sin fósforo , reaccionan con el sodio fundido a 300 ° C y, por lo tanto, no son adecuados para baterías eléctricas que utilizan sodio como electrodo. [2] Sin embargo, se está considerando una membrana NASICON para una batería de sodio-azufre donde el sodio permanece sólido.
La principal aplicación prevista para los materiales NASICON es como electrolito sólido en una batería de iones de sodio . Algunos NASICON exhiben un coeficiente de expansión térmica bajo (<10 −6 K −1 ), que es útil para instrumentos de precisión y utensilios domésticos para el horno. Los NASICON pueden doparse con elementos de tierras raras, como Eu, y usarse como fósforos . Su conductividad eléctrica es sensible a las moléculas de la atmósfera ambiental, fenómeno que puede utilizarse para detectar gases CO 2 , SO 2 , NO, NO 2 , NH 3 y H 2 S. Otras aplicaciones de NASICON incluyen catálisis, inmovilización de desechos radiactivos y eliminación de sodio del agua.[2]
Algunos fosfatos de litio también poseen la estructura NASICON y pueden considerarse análogos directos de los NASICON basados en sodio. [4] La fórmula general de tales compuestos es LiM
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3, donde M identifica un elemento como titanio , germanio , circonio , hafnio o estaño . [2] [5] De manera similar a los NASICON basados en sodio, los NASICON basados en litio consisten en una red de octaedros MO 6 conectados por tetraedros PO 4 , con iones de litio que ocupan los sitios intersticiales entre ellos. [6] La conducción iónica se asegura mediante el salto de litio entre los sitios intersticiales adyacentes. [6]
Los NASICON de litio son materiales prometedores para su uso como electrolitos sólidos en baterías de iones de litio totalmente de estado sólido . [7]
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