Diseño de electrolitos solvados insensibles a la temperatura para baterías de litio a baja temperatura

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las baterías de metal de litio (LMB) sufren de un mal rendimiento a baja temperatura debido a la lenta transferencia de carga interfacial y las reacciones parasitarias.
• La alta electronegatividad de los disolventes donantes de oxígeno en los electrolitos exacerba estos problemas, limitando la reversibilidad y la cinética.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una nueva estrategia de electrolitos para mejorar el rendimiento a baja temperatura de los LMB.
• Para hacer frente a los desafíos de la inestabilidad interfacial y el transporte lento de iones en condiciones de frío.

Principales métodos:

• Introducción de un cosolvente no disolvente para reducir la electronegatividad de los disolventes éteres.
• Diseño de un electrolito agregado de aniones con una estructura de solvación insensible a la temperatura para iones Li+.
• Ensayos de las células LiFePO4 y las células en bolsa a diferentes temperaturas.

Principales resultados:

• El nuevo electrolito acelera significativamente la desolución de Li+ y mejora la estabilidad de la interfaz.
• Se logró una alta eficiencia de Coulomb promedio para los ánodos metálicos de litio a temperatura ambiente y -20 °C.
• Las celdas de LiFePO4gadgadLi demostraron una retención de capacidad del 100% durante 150 ciclos en un rango de temperatura.
• Las celdas de bolsa de 1 Ah mantuvieron una capacidad significativa a -20 °C (81%) y -40 °C (61%).

Conclusiones:

• La regulación de la electronegatividad de las estructuras de solvatación ofrece un enfoque viable para el desarrollo de electrolitos avanzados de baja temperatura.
• El electrolito agregado de aniones desarrollado permite un funcionamiento estable y eficiente de las baterías de metal de litio a temperaturas bajo cero.
• Esta estrategia ofrece una nueva vía para superar las barreras críticas en las aplicaciones de almacenamiento de energía en climas fríos.