Las interfasas sinérgicas de aniones y derivadas de disolventes permiten baterías de iones de litio en condiciones...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las baterías de iones de litio (LIB) requieren electrolitos avanzados para aplicaciones exigentes como temperaturas extremas y carga rápida.
• Los electrolitos actuales a menudo se enfrentan a una compensación entre el transporte eficiente de iones y la formación de interfase estable.
• Las interfasas derivadas de aniones pueden obstaculizar el transporte de iones debido a los disolventes de solvente débil.

Objetivo del estudio:

• Diseñar un nuevo electrolito que equilibre la formación de interfase robusta con el transporte eficiente de iones.
• Explorar el uso de solventes y aniones para la construcción sinérgica de interfases.
• Identificar un disolvente prometedor para electrolitos LIB de alto rendimiento.

Principales métodos:

• Evaluación de los disolventes nuevos, que dio lugar a la identificación del carbonato de 2,2-difluoroetiletil (DFDEC).
• Formulación de un nuevo electrolito utilizando DFDEC como disolvente primario y litio bis (fluorosulfonilo) imida (LiFSI) como sal.
• Prueba de las celdas completas de grafito de sodio LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2 (NMC811) con el electrolito desarrollado.

Principales resultados:

• El nuevo electrolito permite una carga rápida y una estabilidad de ciclo a largo plazo a una tensión de corte de 4,5 V.
• Se logró una retención de capacidad del 84,3% después de 500 ciclos con una eficiencia de Coulomb (CE) promedio del 99,93%.
• Se ha demostrado el funcionamiento estable de la batería en un amplio rango de temperaturas (de -20 °C a 60 °C).

Conclusiones:

• Aprovechar tanto los disolventes como los aniones para la formación interfásica ofrece una estrategia prometedora para los LIB de alto rendimiento.
• Los electrolitos basados en DFDEC proporcionan un equilibrio entre la estabilidad entre fases y la conductividad iónica.
• El electrolito desarrollado muestra un potencial significativo para las baterías de iones de litio de próxima generación que requieren una carga rápida y un funcionamiento a amplia temperatura.