Un electrolito de solvente semisolvado para baterías de litio de alta tensión

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las baterías de metal de litio de alto voltaje (LMB) con cátodos ricos en Ni son cruciales para la alta densidad de energía.
• Los electrolitos localizados de alta concentración (LHCE) actuales muestran una buena reversibilidad del ánodo, pero sufren de una baja estabilidad térmica y electroquímica.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un electrolito estable para LMB de alto voltaje mediante la ingeniería de una estructura de solvación de electrolito de alta concentración localizada (LHCE).
• Para superar las limitaciones de los LHCE convencionales utilizando un solo disolvente bifuncional.

Principales métodos:

• Diseño y síntesis de un nuevo electrolito de solvente semisolvado.
• Evaluación electroquímica de la estabilidad del electrolito frente al ánodo metálico Li y al cátodo rico en Ni.
• Pruebas de rendimiento de las celdas de LiidiyeNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ bajo diversas condiciones de temperatura y tensión.

Principales resultados:

• El electrolito diseñado imita con éxito la estructura de solvación LHCE con una mayor estabilidad.
• La supresión del crecimiento de la dendrita de litio, la degradación de los electrodos (transición de fase, microcraqueo) y la disolución del metal de transición.
• Funcionamiento estable de la célula de -20 a 60 °C con una retención de capacidad del 95,6% después de 100 ciclos a 4,7 V y ~80% después de 180 ciclos.

Conclusiones:

• El electrolito solvente semisolvado ofrece una nueva estrategia para la ingeniería avanzada de electrolitos.
• Este enfoque mejora significativamente la estabilidad y la seguridad de las baterías de litio de alta tensión.
• Permite el desarrollo de soluciones de almacenamiento de energía de alta densidad de próxima generación.