Adaptación de las estructuras de solvación a través de la ingeniería de dilución de precisión para baterías de...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las baterías de metal de litio (LMB) ofrecen un potencial de alta densidad de energía (> 500 Wh kg-1), pero se enfrentan a desafíos con interfases inestables y cinética de transporte de Li + lenta, lo que dificulta su comercialización.
• Los electrolitos actuales luchan para proporcionar simultáneamente un transporte de iones eficiente y una sólida estabilidad interfacial, especialmente en condiciones exigentes de alta velocidad.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una nueva estrategia de electrolitos para las LMB que desacople la solución de Li+ de la estabilización interfacial.
• Mejorar la cinética del transporte de iones y la estabilidad de la interfaz en LMB de alta tensión.

Principales métodos:

• Se empleó una estrategia de dilución híbrida utilizando electrolitos diluidos de alta concentración (DHCE).
• La estrategia combinó aromáticos fluorados para la desolución y el transporte de Li+ con éteres fluorados para la estabilidad oxidativa y la formación de interfases.
• El rendimiento del electrolito se evaluó en células de bolsa de Li-NCM622 y Li-NCM811 en diversas condiciones de ciclo.

Principales resultados:

• El electrolito híbrido demostró efectos sinérgicos, mejorando el transporte de iones, aumentando la tolerancia de voltaje y estabilizando las interfaces electrodo-electrolito.
• Una celda de bolsa de Li-NCM622 de 0,78 Ah lograda durante 300 ciclos a 0,33 °C de carga / 0,66 °C de descarga.
• Una célula de bolsa de Li-NCM811 de 2,95 Ah alcanzó una densidad de energía de 518 Wh kg-1/985 Wh L-1 y mantuvo una capacidad de >92% después de 107 ciclos a 0.2C de carga/1C de descarga.

Conclusiones:

• La estrategia de diluyente híbrido desarrollada ofrece un enfoque escalable y rentable para abordar los mecanismos clave de fallo en los LMB.
• Este diseño de electrolito proporciona una vía viable para aplicaciones prácticas de baterías de metal de litio de alta energía y alta velocidad.