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Due to its chemical composition, gilsonite of natural origin containing four fractions, with a high amount of the element carbon (>84%) and a minimum sulphur content (≪0.3%) with other properties similar to those of hydrocarbons (saturated, asphaltenes, resins and aromatics compounds) is characterized by its many applications such as: energy, road paving, inks and paints, oil well drilling, gilsocarbon for nuclear reactors, additive for tire rubber, in petroleum emulsions, metal smelting, in filters for cyanide ion and toluene retention, etc. And also promising applications for the future, which are analyzed in this article. It has been found that gilsonite has the right amount of carbon element in its structure to be graphitised and subsequently converted into graphene, which opens up the possibilities for application in novel materials based on graphene oxide and photovoltaic cells. Asphaltenes extracted from petroleum are very similar to the structure and composition of asphaltenes extracted from gilsonite, which makes the latter a more economical alternative for developing similar applications (graphene coating, making flexible screens, etc.). In Colombia, there is exploration and exploitation of gilsonite mines, but its use is very limited as an asphalt binding agent to improve the mechanical efficiency of pavements. Due to its structure, gilsonite can also be used to remove cyanide ions in the decontamination of rivers and aquifers affected by mining. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Una causa central del cambio ambiental global reside en la emisión de CO2 emitidos por el tipo de matriz energética predominante, basada en combustibles fósiles. A raíz de ello, es preciso encarar una “transición energética” que se soporte en fuentes renovables y sustentables. Las baterías de litio contribuirían a este sistema energético completamente renovado, ya que podrían servir para traccionar los transportes, oficiar de reserva de energía sustentable (que es mayormente eléctrica) y posibilitar la movilidad de múltiples dispositivos. En Sudamérica se encuentra el 80 por ciento de las reservas más rentables de litio del planeta, en el “Triángulo del litio” que conforman los salares andinos de Argentina, Bolivia y Chile, lo cual genera el entusiasmo en participar en la emergente carrera de la energía. En este marco, repasamos el mercado mundial del litio y de las baterías, la situación general de las explotaciones y los intentos por generar una articulación entre los países litíferos del cono sur, así como sus diferentes intentos por fabricar las baterías de ion-litio.

The development of the nanotechnology has contributed to improve the electrochemical properties in rechargeable batteries. The Spray Pyrolysis method allows to obtain nanostructured materials with spherical morphology, narrow particle size distribution and compositional homogeneity. Nanostructured particles have been prepared in this work to be used as anodic and cathodic materials in lithium-ion batteries. Among the cathodic materials, the Na-Si-Con (Li3Fe2(PO4)3) structure and the olivine (LiFePO4) phases have been synthesised. The Na-Si-Con iron phosphate favours the accommodation of the ion host, the diffusion and thermal stability. The olivine structure has an open three-dimensional network, favourable for hosting Lithium ions. The characterization by X ray diffraction, electron microscopy (scanning and transmission) and electron diffraction have allowed to identify a mix of crystalline phases of LiFePO4 (Olivine) and Li3Fe2(PO4)3 (Na-Si-Con). Thermal treatments produce porous particles. The tryphilite phase (olivine) appears after a thermal treatment at 800ºC/12h. Electrochemical results confirm the presence of the Na-Si-Con and olivine phases. Among the materials for being used as anode, the titanium oxides have been classified as good candidates as lithium ion host. The synthesis results in different experimental conditions for obtaining spherical and nanostructured titanium oxide particles are presented.Dentro del campo de las baterías recargables, el desarrollo de la nanotecnología ha contribuido a mejorar las propiedades electroquímicas de los materiales utilizados. El método de Spray Pirólisis permite obtener partículas esféricas nanoestructuradas con estrecha distribución de tamaño de partícula y homogeneidad composicional. En el presente trabajo se han preparado nanopartículas para ser utilizadas como materiales anódicos y catódicos. Dentro de los materiales catódicos, se han sintetizado las fases con estructura Na-Si-Con (Li3Fe2(PO4)3) y olivino (LiFePO4). La alta difusividad y estabilidad térmica de la estructura Na-Si-Con favorecen la acomodación de iones huésped. Además, la estructura olivino presenta una red abierta tridimensional favorable para alojar los iones de Li. La caracterización mediante difracción de rayos X, microscopía electrónica (barrido y transmisión) y difracción de electrones ha permitido identificar una mezcla de fases cristalinas de LiFePO4 (Olivino) y Li3Fe2(PO4)3 (Na-Si-Con). Mediante tratamientos térmicos se consiguen partículas altamente porosas. La fase trifilita (Olivino) aparece como resultado del tratamiento térmico a 800ºC/12h. Los resultados electroquímicos confirman la existencia de las fases Na-Si-Con y Olivino. Dentro de los materiales para ser utilizados en el ánodo, los óxidos de titanio han sido últimamente catalogados como buenos candidatos como huésped de ión litio. Se presentan los resultados de la síntesis en diferentes condiciones experimentales para obtener partículas nanoestructuradas esféricas de óxidos de titanio.

In this work we have prepared, by a sol‑gel method, LiCo1‑ xMxO2 compounds (M= Ni, Al and Mg), in order to study the doping effect in their electrochemical behaviour as cathodes in lithium‑batteries. We have studied the influence of the synthesis conditions (using various chelating agents for the formation of the gel) on their morphologic, structural and electrochemical properties. We have obtained monophasic materials: LiCo1‑xNixO2 (0≤x≤0.8), LiCo1‑xMgxO2 (0≤x≤0.05), LiCo1‑xAlxO2 (0≤x≤0.3) and LiCo0.5Ni0.5‑xAlxO2 (0≤x≤0.3). In general, the samples obtained with succinic acid have better ordered lithium layers than malic samples.The capacity of the Li//LiCo1‑ xMxO2 batteries decrease upon doping. However, more stable charge‑discharge cycling performances have been obtained as compared to those displayed by the native oxides. In LiCo1‑xMgxO2, small amounts of MgO appear as secondary phases for 0.05 < x < 0.1. However, these samples show a good electrochemical behaviour and it is interesting that the sample with x=0.1 exhibits a lower capacity fading than the undoped sample after the first 30 cycles. The most important effects of the Al‑doping in LiCo1‑xAlxO2 and LiCo0.5Ni0.5‑xAlxO2 are that it increases the bidimensionality of the structure and decreases the particle size; both effects favour the Li‑ion diffusion during the charge‑discharge process.En este trabajo preparamos, mediante un método sol‑gel, óxidos LiCo1‑xMxO2 dopando LiCoO2 con Ni, Al y Mg, con el fin de comprobar la influencia del catión dopante y del grado de dopaje en su comportamiento electroquímico como cátodos de baterías de litio. Estudiamos la influencia de las condiciones de síntesis (utilizando diferentes agentes quelatantes para la formación del gel) en las propiedades morfológicas y estructurales de los materiales obtenidos, que condicionan, a su vez, su comportamiento electroquímico. Se obtuvieron muestras monofásicas para distintos grados de dopaje: LiCo1‑xNixO2 (0≤x≤0.8), LiCo1‑xMgxO2 (0≤x≤0.05), LiCo1‑xAlxO2 (0≤x≤0.3) y LiCo0.5Ni0.5‑xAlxO2 (0≤x≤0.3). En general, se logra un mejor orden catiónico en la estructura utilizando ácido succínico como agente quelatante que utilizando ácido málico. Los estudios electroquímicos muestran que los tres dopantes (Ni, Mg y Al) provocan una disminución de la capacidad de las baterías, pero contribuyen a mantener la estabilidad de la estructura de los cátodos LiCo1‑xMxO2 a lo largo del ciclaje. En el caso de LiCo1‑xMgxO2, la aparición de MgO como fase secundaria para 0.05 < x < 0.1 no empeora su comportamiento electroquímico, sino que incluso parece contribuir a mantener la capacidad tras varios ciclos. En LiCo1‑xAlxO2 y LiCo0.5Ni0.5‑xAlxO2 se ha comprobado que la mejora de la bidimensionalidad de la estructura y la disminución del tamaño de partícula al aumentar el grado de dopaje, favorecen la difusión de litio durante el funcionamiento de las baterías.

Vanadyl phosphate is a well known layered inorganic phase, capable of intercalating a great variety of organic molecules. By means of an in-situ polymerisation of aniline or pyrrole between the layers of the inorganic phase, it is possible to obtain organic-inorganic hybrids. We describe the synthesis and characterization of these type of hybrids, and some preliminary results of their application as active cathodic materials for positive electrodes in reversible lithium cells.El fosfato de vanadilo es bien conocido como una fase inorgánica laminar capaz de intercalar una gran variedad de moléculas orgánicas. Mediante la polimerización in-situ, de anilina o pirrol, en la fase inorgánica es posible preparar materiales híbridos orgánico-inorgánicos en los que el polímero queda intercalado. Se describe la síntesis y caracterización de este tipo de híbridos y algunos resultados preliminares de su aplicación como materiales activos de cátodo en celdas reversibles de litio.

This paper is based on new materials applied as electrodes in rechargeable lithium batteries. We have approached the study of glassy and hybrid materials as an alternative to crystalline active materials, which capacity is frequently limited by irreversible phase transitions. We present here our latest results on hybrid cathodes, PPy/MnO2 (PPy= PPi= polypirrol) and PAni/V2O5 (PAni= polyaniline), and anodes based on glasses of V-Ni-Te-O, and their combination in reversible lithium ion batteries. We have obtained the PPy/MnO2 hybrid by direct one-pot reaction of pyrrole and permanganate, and for the preparation of PAni/V2O5 we have determined the positive influence of some parameters on the electrochemical behaviour.Como parte de nuestros estudios de nuevos materiales de electrodos para aplicación en celdas reversibles de litio, hemos abordado el estudio de materiales vítreos e híbridos [1] como posibles alternativas a los materiales activos cristalinos, que ven frecuentemente limitada su capacidad como resultado de transiciones de fase irreversibles. Dentro de este trabajo se presentan aquí los resultados recientes sobre cátodos híbridos de PPi/MnO2 (PPi= polipirrol) y de PAni/V2O5 (PAni= polianilina), y de ánodos basados en vidrios en el sistema V-Ni-Te-O, así como de su combinación en celdas reversibles de ion litio. Hemos logrado obtener mediante reacción directa de pirrol con permanganato el híbrido PPi/MnO2, y hemos observado que en la síntesis de PAni/V2O5 existen factores que influyen positivamente en su comportamiento electroquímico.

El perfeccionamiento de los dispositivos de almacenamiento de energía es una de las principales líneas de investigación en la actualidad. En este trabajo se realiza un estudio experimental de materiales relacionados con la construcción de baterías sólidas de litio. Para estos fines se sintetizó el óxido mixto La0.43Ce0.1Li0.30TiO3 empleando el método cerámico. La caracterización estructural se realizó por la técnica de difracción de rayos X. Para la caracterización eléctrica del material La0.43Ce0.1Li0.30TiO3 se utilizó la técnica de Polarización Eléctrica en Estado Sólido y el cálculo del coeficiente Seebeck. Las muestras presentan estructura cristalina tipo perovskita, con grupo espacial Pmmm. Las medidas eléctricas demuestran conducción iónica de litio y ausencia de conductividad electrónica.

Electrochemical lithium insertion have been carried out in different compostions within the solid solution with general formula Nb8-nW9+nO47 (1≤ n ≤6). Through galvanostatic and potentiostatic techniques we have detected that lithium insertion proceeds by at least two reduction step. These process seem are relationship with the molar ratio Nb/W. The maximum lithium content reached leads to a specific capacity of 170 Ah/kg. Nevertheless, due to irreversible structural transformations in the matrix-host such capacity was lost after the first cycle. The detailed analysis about the insertion kinetic process and in situ X-ray diffraction experiments have been carried out in this work.A través de diferentes técnicas electroquímicas hemos realizado el estudio de la inserción de litio en una serie de composiciones pertenecientes a la solución sólida Nb8-nW9+nO47 (1≤ n ≤6). La inserción de litio procede al menos a través de dos procesos de reducción, los cuales guardan cierta relación con el contenido de Nb/W. La máxima cantidad de litio insertada conduce a capacidades específicas de la celda del orden de los 170 Ah/kg, la cual se pierde en sucesivos procesos de carga-descarga. Igualmente, hemos realizado un análisis de la cinética de los procesos de reducción y de los cambios estructurales que se suceden en la estructura del óxido de partida a medida que se inserta el litio a través de la difracción de rayos-X in situ.