Vías de oxidación de electrolitos en baterías de iones de litio

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Tecnología de baterías

Sus antecedentes:

• La descomposición del electrolito en las baterías de iones de litio limita la vida útil y el rendimiento del dispositivo.
• La comprensión de los complejos mecanismos de descomposición es un desafío debido a las variadas composiciones y condiciones de funcionamiento.

Objetivo del estudio:

• Investigar los mecanismos de oxidación y reducción de electrolitos a múltiples tensiones de la célula.
• Elucidar las vías de descomposición dominantes en las células basadas en LiCoO2.

Principales métodos:

• Utilizó mediciones de presión *operando*, resonancia magnética nuclear de solución (RMN) y técnicas electroquímicas.
• Se utilizan celdas LiCoO2/Li de dos compartimentos con un separador de vidrio-cerámica conductor de iones de litio para aislar las reacciones de los electrodos.

Principales resultados:

• La oxidación química, iniciada por la liberación reactiva de oxígeno de LiCoO2 a altos estados de carga (inicio ~ 4.7 V vs Li / Li +), es el proceso de descomposición primario en el electrodo positivo.
• Productos de descomposición de electrolitos solubles identificados formados en ambos electrodos.
• Se estableció un esquema de reacción detallado que racionaliza la formación de especies observadas.

Conclusiones:

• La descomposición del electrolito en el electrodo positivo está intrínsecamente relacionada con la reactividad superficial del material activo y la liberación de oxígeno.
• Los hallazgos proporcionan información crítica para mitigar la degradación en materiales de cátodo de LiCoO2 de alto voltaje y que contienen níquel (por ejemplo, NMC).
• Comprender estos mecanismos es clave para mejorar la longevidad y el rendimiento de las baterías de iones de litio avanzadas.