[ca] El desenvolupament d'una nova generació de bateries (post Li) tindrà, durant els propers anys, un impacte important en la transició de combustibles fòssils a noves fonts d'energia renovables. Dels diferents conceptes de bateries d'aquesta pròxima generació, destaquen els que utilitzen metalls divalents com elèctrodes negatius (especialment Ca i Mg), atesa la seva combinació de baix potencial estàndard de reducció i la seva gran abundància. El desenvolupament de bateries de Ca i Mg metall s'ha vist històricament obstaculitzat a causa de la limitada opció d'electròlits orgànics que permetin la deposició i dissolució reversible del metall, una condició necessària per a un funcionament continu i estable de l'elèctrode metàl·lic. En aquesta tesi es presenten alguns esforços en optimitzar electròlits orgànics per a l'electrodeposició de Ca, amb certs paral·lelismes a l'aplicació en el cas del Mg. En aquest treball, la formulació de l'electròlit, que es basa en una barreja de sal, dissolvent i additius, s'estudia des de tres punts de vista complementaris: la preparació de les sals de Ca, les propietats fisicoquímiques dels electròlits obtinguts i l'avaluació del seu rendiment electroquímic, que inclou també la possible descomposició de l'electròlit per reducció i la formació d'una capa de passivació a l'elèctrode. Tot i que els tres punts de vista estan separats en diferents capítols, no estan realment aïllats, i les interaccions es discuteixen al llarg d'aquest document. En particular, la solvatació del catió apareix com un paràmetre físic de vital importància que afecta els tres punts de vista: està influenciada per la sal i el dissolvent, és responsable de les propietats macroscòpiques (com la conductivitat iònica i la ionicitat), i afecta, alhora, a la dinàmica d'electrodeposició i a la naturalesa de la capa de passivació formada. Per tant, en aquesta tesi es presenten alguns detalls enfocats en la manipulació de l'esfera de solvatació del catió, com una via per optimitzar el funcionament d'un elèctrode de Ca metàl·lic. A més a més, també es presenta un estudi sobre les capes de passivació formades en elèctrodes metàl·lics de calci en funció de la formulació de l'electròlit. S'ha demostrat que la capa de passivació a base de borat, que es produeix in situ per descomposició d'anions o additius, afavoreix l'electrodeposició de calci, en contrast amb una capa de passivació a base de carbonat, que sembla bloquejar totalment els cations de calci. Estudis futurs aclariran de manera més precisa la composició d'aquesta capa basada en borats, i facilitaran el camí per a la utilització de capes de passivació generades artificialment en futures bateries de calci.

[es] El desarrollo de una nueva generación de baterías (post Li) tendrá, en los próximos años, un impacto importante en la transición de combustibles fósiles a nuevas fuentes de energía renovables. De los diferentes conceptos de baterías de próxima generación, destacan los que utilizan metales divalentes como electrodos negativos (especialmente Ca y Mg), dada su combinación de bajo potencial estándar de reducción y su gran abundancia. El desarrollo de baterías de Ca y Mg metal se ha visto históricamente obstaculizado debido a la limitada opción de electrolitos orgánicos que permitan la deposición y disolución reversible del metal, una condición necesaria para un funcionamiento continuo y estable del electrodo metálico. En esta tesis se presentan algunos esfuerzos en la optimización de electrolitos orgánicos para la electrodeposición de Ca, con ciertos paralelos a la aplicación en el caso de Mg. La formulación del electrolito, que se basa en una mezcla de sal, disolvente y aditivos, se estudia en este trabajo desde tres puntos de vista complementarios: la preparación de las sales de calcio, las propiedades fisicoquímicas de los electrolitos obtenidos y la evaluación de su rendimiento electroquímico, que incluye también la posible descomposición del electrolito por reducción y la formación de una capa de pasivación en el electrodo. Aunque los tres puntos de vista están separados en diferentes capítulos, no están realmente aislados, y sus interacciones se discuten a lo largo de este documento. En particular, la solvatación del catión aparece como un parámetro físico de vital importancia que afecta los tres puntos de vista: está influenciada por la sal y el disolvente, es responsable de las propiedades macroscópicas (como conductividad iónica e ionicidad), y afecta, a su vez, la dinámica de electrodeposición y a la naturaleza de la capa de pasivación formada. Por lo tanto, en esta tesis se presentan algunos detalles enfocados en la manipulación de la esfera de solvatación del catión, como una vía para optimizar el funcionamiento de un electrodo de Ca metálico. Además, se presenta aquí un estudio sobre las capas de pasivación formadas en electrodos metálicos de calcio, en función de la formulación del electrolito. Se ha demostrado que la capa de pasivación a base de borato, que se produce in-situ por descomposición de aniones o aditivos, favorece la electrodeposición de calcio, en contraste con una capa de pasivación a base de carbonato, que parece bloquear totalmente los cationes de calcio. Estudios futuros elucidarán de manera más precisa la composición de esta capa basada en boratos, y allanarán el camino para la utilización de capas de pasivación generadas artificialmente en futuras baterías de calcio.