Estudio de líquidos iónicos en electrolitos para la mejora de baterías recargables de ión hierro

Abstract

[ES] Actualmente, las baterías recargables de Litio son los dispositivos de almacenamiento de energía más usados. Sin embargo, éstas poseen muchas desventajas como el alto coste, la baja seguridad y la escasez de litio en la Tierra en un futuro próximo. Por ello, este trabajo tiene como objetivo la mejora de las características de la batería recargable de ión hierro para poder así estudiar su viabilidad como sustituto de las baterías actuales. Se plantea la introducción de líquidos iónicos en el electrolito de las baterías de hierro. Los líquidos iónicos son tipos de sales considerados como solventes no perjudiciales para el medio ambiente y que además poseen muchas ventajas como la casi nula presión de vapor, la baja inflamabilidad o la buena conductividad iónica. En este trabajo se preparan diferentes electrolitos cuya disolución es una mezcla realizada con diferentes líquidos iónicos y solventes orgánicos. Posteriormente, este electrolito se introduce en las baterías de ion hierro y estas se someten a varios test de carga y descarga para investigar su comportamiento.

[EN] Nowadays, rechargeable lithium-ion batteries are the energy storage devices most used. However, they have many disadvantages, including high cost, low security, and a shortage of lithium on earth in the near future. Consequently, an alternative option is needed. Iron-ion batteries are a new type of battery that have been recently introduced into the field of research and they seem to be a good option. Therefore, this thesis aims to improve the rechargeable iron-ion battery’s properties in order to study its feasibility as a substitute for current batteries. Using an ionic liquid electrolyte in the fabrication of iron-ion batteries is investigated. Ionic liquids are types of salts which are regarded as environmentally friendly solvents. In addition, ionic liquids have many advantages, including near zero vapor pressure, low flammability, and good ionic conductivity. In this thesis, various electrolytes are prepared by mixing various concentration of ionic liquids in organic solvents. Physical properties, including density, viscosity and ionic conductivity are investigated and compared to obtain the optimal solution. Subsequently, these electrolytes are utilized to fabricate iron-ion battery. The performance of the batteries is investigated. Batteries are tested with various methods using Battery Testing System in order to obtain charge and discharge performance of batteries.