Las redes de reacción química explican los mecanismos de evolución de los gases en las baterías de iones de Mg

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Química computacional

Sus antecedentes:

• Caracterizar los mecanismos de reacción electroquímica fuera de equilibrio es un desafío, pero crucial para tecnologías como las baterías de iones metálicos.
• La degradación de los electrolitos tiene un impacto significativo en la pasivación de los electrodos y en la vida útil total de las baterías.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método robusto para elucidar la reactividad electroquímica y las vías de descomposición de electrolitos.
• Investigar la evolución del gas a partir de un modelo de electrolito de batería de iones de magnesio utilizando un enfoque teórico-experimental combinado.

Principales métodos:

• Análisis computacional de la red de reacción química (CRN) basado en la teoría funcional de la densidad (DFT).
• Se empleó la espectroscopia de masas electroquímica diferencial (DEMS) para estudiar la evolución de los gases.
• Análisis automatizado combinado de CRN con datos de DEMS para una fácil interpretación.

Principales resultados:

• Se ha identificado el agua (H2O), el etileno (C2H4) y el metanol (CH3OH) como los principales productos gaseosos de la descomposición del diglime (G2).
• El análisis de DFT aclaró los mecanismos elementales que impulsan la descomposición de G2.
• Se encontró que el anión TFSI es reactivo en los electrodos de magnesio, pero no contribuye significativamente a la evolución del gas.

Conclusiones:

• El enfoque integrado DFT-CRN y DEMS caracteriza efectivamente los productos y vías de descomposición de electrolitos desconocidos.
• Esta metodología proporciona una herramienta poderosa para predecir y mitigar la degradación de electrolitos en los sistemas de almacenamiento de energía.
• Una mejor comprensión de la estabilidad de los electrolitos es clave para mejorar el rendimiento y la vida útil de las baterías de iones de magnesio.