Modelado Multiescala de la Formación de la Interfase de Electrolito Sólido en Ánodos de Grafito con Funcionalización...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales
• Electroquímica
• Química Computacional

Sus antecedentes:

• La interfase de electrolito sólido (SEI) es fundamental para el rendimiento de las baterías de ion-litio (LIB), pero su formación es compleja.
• La comprensión limitada de los mecanismos de SEI dificulta el diseño racional de LIB de alto rendimiento.

Objetivo del estudio:

• Elucidar los mecanismos atomísticos de la formación de SEI en ánodos de grafito.
• Investigar el impacto de la funcionalización de la superficie en la cinética y las propiedades de crecimiento de SEI.

Principales métodos:

• Marco de simulación multiescala integrado: Teoría de la Funcionalidad de la Densidad (DFT) y Dinámica Molecular (MD).
• Protocolo REACTer con plantillas de reacción mapeadas por topología y restricciones informadas por la física.
• Simulaciones en ánodos de grafito prístinos y funcionalizados (terminados en O-, OH-, O/OH-).

Principales resultados:

• Identificó la cinética de crecimiento de SEI en tres etapas (inicial, transición, estado estacionario) en superficies funcionalizadas.
• Las superficies terminadas en OH promueven capas de SEI compuestas inorgánicas/orgánicas delgadas y densas, suprimiendo la disolución de componentes.
• La SEI optimizada exhibe una conductividad iónica mejorada y una viscosidad favorable.

Conclusiones:

• La funcionalización de la superficie del electrodo es una estrategia viable para controlar la formación de SEI.
• Se proporcionan principios fundamentales para el diseño de interfaces de baterías avanzadas.