Los disolventes fuertes y las sales de litio duales permiten baterías de iones de litio de carga rápida que funcionan...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las baterías de iones de litio enfrentan limitaciones de rendimiento a altas tasas de carga/descarga y bajas temperaturas.
• Los electrolitos de carbonato actuales exhiben una conducción limitada de Li+ y una desolución lenta de Li+, lo que dificulta la eficiencia de la batería en condiciones exigentes.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un nuevo sistema de electrolitos que mejore el rendimiento de la batería de iones de litio en un amplio rango de temperaturas y altas densidades de corriente.
• Abordar las limitaciones termodinámicas de los electrolitos convencionales mediante la regulación a nivel molecular de las interacciones ión-solvente y ión-anión.

Principales métodos:

• Formulación de un electrolito de sal de litio dual utilizando litio bis (fluorosulfonil) imida (LiFSI) y difluoro (oxalato) borato (DFOB-) en disolvente de sulfito de dimetilo (DMS).
• Caracterización de las propiedades del electrolito, incluida la conducción de Li +, la desolución y el comportamiento de la interfaz electrodo / electrolito.
• Pruebas de rendimiento de las celdas de bolsa de LiCoO2 de grafite bajo diversas condiciones de temperatura (-78 a 60 °C) y altas densidades de corriente (hasta 41,3 mA cm-2).

Principales resultados:

• El electrolito LiFSI/DFOB-/DMS demostró una rápida conducción de Li+ y una suave desolución de Li+ en un amplio rango de temperaturas.
• Se formó una interfaz electrodo/electrolito ultradelgada y autolimitada y una capa doble eléctrica, mejorando la compatibilidad de los electrodos.
• Se logró un ciclo estable a altas corrientes (41,3 mA cm-2) y temperaturas de -78 a 60 °C.
• Una célula de bolsa de 1 Ah conservaba el 80% de la capacidad a -20 °C (2 °C) y el 86% a -50 °C (0,1 °C).

Conclusiones:

• La estrategia de solvente fuerte y sal de litio doble supera efectivamente las limitaciones termodinámicas en los electrolitos.
• Este diseño de electrolitos permite baterías de iones de litio de alto rendimiento capaces de funcionar bajo condiciones de temperatura extrema y alta velocidad.
• Los hallazgos proporcionan una nueva vía para desarrollar electrolitos avanzados para soluciones de almacenamiento de energía de próxima generación.