El vidrio de oxicarburo , también conocido como oxicarburo de silicio, es un tipo de vidrio que contiene oxígeno y carbono además de dióxido de silicio . [1] Se crea sustituyendo algunos átomos de oxígeno por átomos de carbono. Este vidrio puede contener partículas de carbono amorfo y carburo de silicio . [2] Los materiales de SiOC de estequiometría variable son atractivos debido a su densidad, dureza y temperaturas de servicio elevadas en general. A través de diversas técnicas de conformado, se pueden lograr piezas de alto rendimiento en formas complejas. A diferencia del SiC puro, la estequiometría versátil del SiOC ofrece más posibilidades de ajustar las propiedades físicas mediante la selección adecuada de los parámetros de procesamiento.[3]
El oxicarburo de silicio amorfo puede formarse como producto de pirólisis de polímeros precerámicos, incluido el policarbosilano. Dichos materiales son de creciente interés para la fabricación aditiva de piezas cerámicas mediante procesos tipo estereolitografía . Cuando se forma a partir de un precursor de polímero, el oxicarburo de silicio constituye un miembro importante de la clase de materiales conocidos como cerámicas derivadas de polímeros [4]
La microestructura del SiOC se puede alterar por composición con otras fases; En un tiempo, los composites fabricados pueden introducir micro, meso y macroporosidades. El conjunto de prosidades está diseñado para objetivos específicos, por ejemplo, su uso como membrana. [5] [6]
Utilizar como material de electrodo
Material puro
El oxicarburo de silicio presenta una alta capacidad de almacenamiento de iones de litio que varía de 600 a 700 mAh g -1 , [7] una expansión de bajo volumen con litiación de aproximadamente un 7% [8] [9] [10] y una alta conductividad electrónica.
Como matriz anfitriona
Para maximizar la capacidad de almacenamiento de carga anódica de las baterías de iones de litio, los materiales de ánodo de tipo de aleación como Sn y Sb han atraído un interés considerable debido a su alta capacidad teórica de 992 y 660 mAh g -1 y una ventana de voltaje de litiación / desitiación adecuada de 0,01-1,5 V frente a . Li + / Li. Los avances recientes en la nanoestructuración de los ánodos de tipo de aleación proporcionan una forma eficaz de mitigar los desafíos de la expansión de su volumen tras la litiación que dificultan gravemente la estabilidad del ciclo. [11] Además, uno de los enfoques predominantes hacia la estabilización de tales electrodos es la incrustación de Sn o Sb en forma de nanopartículas en una matriz. La matriz ayuda a amortiguar los cambios de volumen, imparte una mejor conectividad electrónica y previene la agregación de partículas durante la litiación / desitiación. En este contexto, el oxicarburo de silicio es un candidato atractivo para estabilizar las inclusiones de Sn y Sb.
Se ha informado de una síntesis fácil de nanopartículas de Sn incrustadas en una matriz de SiOC mediante la pirólisis de un polímero precerámico como precursor de fuente única. Este polímero contiene Sn 2 ‐ etil ‐ hexanoato (Sn (Oct) 2 ) y poli (metilhidrosiloxano) como fuentes de Sn y Si, respectivamente. Tras la funcionalización con cadenas laterales apolares de divinilbenceno, el polímero se vuelve compatible con Sn (Oct) 2 . Este enfoque produce una dispersión homogénea de nanopartículas de Sn en una matriz de SiOC con tamaños del orden de 5-30 nm. Los ánodos del nanocompuesto de SiOC / Sn demuestran altas capacidades de 644 y 553 mAh g −1 a densidades de corriente de 74,4 y 2232 mA g −1 (tasas de C / 5 y 6C para grafito), respectivamente, y muestran una capacidad de velocidad superior con solo 14 % de caída de la capacidad a altas corrientes. [12]
Se ha informado de un enfoque similar para la estabilización de nanopartículas de Sb; Se han obtenido nanopartículas de Sb integradas de forma homogénea en una matriz de SiOC con un tamaño de 5 a 40 nm mediante la pirólisis de un polímero precerámico. Este último se obtiene mediante la reacción de gelificación catalizada por Pt de 2-etilhexanoato de Sb y una mezcla de poli (metilhidrosiloxano) / divinilbenceno. La miscibilidad completa de estos precursores se logró mediante la funcionalización de poli (metilhidrosiloxano) con cadenas laterales apolares de divinilbenceno. Se ha demostrado que los ánodos compuestos de SiOC / Sb exhiben una capacidad de alta velocidad, entregando una capacidad de almacenamiento de carga en el rango de 703 a 549 mA hg -1 a una densidad de corriente de 74,4 a 2232 mA g -1 . [13]
Referencias
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