Incumplimiento inducido por la polarización de la interfaz líquido/líquido formada con electrolitos de agua en sal

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Química Física
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• Los electrolitos de agua en sal (WiSE) poseen propiedades únicas debido a las altas concentraciones de sal, lo que afecta su comportamiento químico y físico.
• La formación de agregados iónicos en WiSE, particularmente con aniones TFSI, altera la reactividad en las interfaces electroquímicas, lo que beneficia el rendimiento de la batería.
• Existe una comprensión limitada de cómo la estructura de solvación WiSE influye en la transferencia de iones a través de interfaces electroquímicas.

Objetivo del estudio:

• Investigar la energía de la transferencia de iones a través de las interfaces líquido/líquido utilizando soluciones acuosas de LiCl y LiTFSI.
• Aclarar el papel de la estructura de solvación WiSE y de los agregados iónicos en las energías de transferencia iónica.
• Comparar el comportamiento de transferencia de iones en WiSE con los modelos clásicos de interfaces polarizables y no polarizables.

Principales métodos:

• Utilizó mediciones electroquímicas en microinterfaces.
• Se emplean simulaciones de dinámica molecular (DM) de metadinamía.
• Energéticas de transferencia de iones estudiadas para iones Li+, Cl- y TFSI- a través de la interfaz líquido/líquido.

Principales resultados:

• El aumento de la concentración de LiCl afectó marginalmente la energía de transferencia de iones a pesar de formar pares de iones.
• Las altas concentraciones de LiTFSI, que forman agregados iónicos, condujeron a un comportamiento único de transferencia de iones con una barrera de energía de ~ 8-10 kcal / mol.
• Los agregados iónicos rompieron la interfaz líquido/líquido tras la polarización, causando mezcla local.

Conclusiones:

• La transferencia de iones a través de las interfaces líquido/líquido en WiSE está significativamente influenciada por la formación de agregados iónicos.
• La violación observada de la interfaz por los agregados requiere una reevaluación de los mecanismos de transferencia de iones en electrolitos superconcentrados.
• Los hallazgos tienen un impacto en la comprensión de las interfaces en los sistemas electroquímicos, incluidos los diseños sin membrana.