El electrolito "agua en sal" permite la química acuosa de iones de litio de alto voltaje

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Almacenamiento de energía

Sus antecedentes:

• Los electrolitos no acuosos en las baterías de iones de litio (LIB) presentan desafíos de seguridad, medioambientales y de costos.
• Los electrolitos acuosos ofrecen una alternativa más segura, pero están limitados por una estrecha ventana de estabilidad electroquímica (~ 1,23 V), que restringe la tensión y la densidad de energía.
• Superar esta limitación es crucial para el avance de la tecnología de la batería.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un nuevo electrolito acuoso con una ventana de estabilidad electroquímica expandida para baterías de iones de litio.
• Para demostrar una batería de iones de litio funcional utilizando este avanzado electrolito acuoso.
• Evaluar el rendimiento y la estabilidad del sistema de baterías desarrollado.

Principales métodos:

• Formulación de un electrolito acuoso altamente concentrado.
• Caracterización de la formación de la interfase electrodo-electrolito.
• Ensamblaje y ensayo electroquímico de una célula de batería de iones de litio completa.
• Evaluación del rendimiento en ciclos y de la eficiencia coulombica a diferentes velocidades de carga/descarga.

Principales resultados:

• Expandió con éxito la ventana de estabilidad electroquímica del electrolito acuoso a aproximadamente 3,0 voltios a través de la formación de interfase.
• Se demostró una batería de iones de litio de 2,3 voltios utilizando el electrolito acuoso desarrollado.
• Se logra un ciclo estable de hasta 1000 ciclos con una eficiencia coulombina de casi el 100%.
• Confirmado alto rendimiento tanto a tasas de descarga y carga bajas (0,15 C) como altas (4,5 C).

Conclusiones:

• Los electrolitos acuosos altamente concentrados pueden superar las limitaciones de voltaje de los sistemas acuosos tradicionales.
• El electrolito desarrollado permite la construcción de baterías de iones de litio de alto rendimiento y más seguras.
• Este avance allana el camino hacia soluciones de almacenamiento de energía más sostenibles y rentables.