Conocimientos atómicos sobre los LHCE basados en éter fluorado / clorado en metal de litio: mecanismos de...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Química computacional

Sus antecedentes:

• La estabilidad interfacial de los electrolitos localizados de alta concentración (LHCE) es crucial para el rendimiento de la batería de metal de litio.
• Los mecanismos atómicos de la formación de interfase de electrolitos sólidos (SEI) en LHCE no se comprenden bien.

Objetivo del estudio:

• Para aclarar los mecanismos atómicos que rigen la formación de SEI en LHCE con disolventes de éter fluorados (F2DEE) y clorados (Cl2DEE).
• Para comparar las vías de descomposición de los electrolitos basados en F2DEE y Cl2DEE en el metal de litio.

Principales métodos:

• Simulaciones a escala múltiple que incluyen dinámica molecular clásica (CMD), dinámica molecular ab initio (AIMD) y teoría funcional de densidad (DFT).
• Análisis de la reorganización eléctrica de doble capa (EDL), la selectividad espacial de aniones y las vías de descomposición.
• Análisis de la estructura electrónica (densidad proyectada de estados, evolución de enlaces, transferencia de carga de Bader) y cálculos DFT para barreras energéticas.

Principales resultados:

• La CMD reveló una reorganización única de EDL y retención de aniones FSI cerca del ánodo de litio en LHCE.
• Las simulaciones de AIMD indicaron la reducción de FSI con la participación de disolventes como la vía de descomposición dominante.
• DFT identificó una desclorinación espontánea y sin barreras para Cl2DEE frente a una barrera de 0,11 eV para la defluoración en F2DEE, lo que explica las diferencias de composición de SEI experimentales.

Conclusiones:

• Se estableció un marco de simulación a múltiples escalas para vincular la solvación, la dinámica de EDL y los mecanismos de formación de SEI.
• El estudio proporciona información atómica sobre la descomposición de electrolitos y las propiedades de la IES.
• Los resultados ofrecen directrices de diseño para el desarrollo de electrolitos estables para baterías de litio de alto voltaje.