es.wedoany.com Noticia: El equipo de los profesores CHEN Zhongwei, LUO Dan y WANG Dongdong del Instituto de Física Química de Dalian de la Academia China de Ciencias (Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences) ha propuesto una estrategia de diseño de electrolitos basada en el "contraste de polaridad" para mejorar el rendimiento de las baterías de metal de litio en condiciones de temperaturas extremadamente bajas. Los resultados de la investigación han sido publicados en el Journal of the American Chemical Society.
En entornos de baja temperatura, las baterías de metal de litio enfrentan problemas como la lenta transferencia de iones, la cinética retardada de desolvatación de iones de litio y el aumento de reacciones secundarias en la interfaz, lo que provoca una disminución de la capacidad y una peor estabilidad cíclica, limitando su aplicación en áreas como el almacenamiento de energía, los vehículos eléctricos y la industria aeroespacial. Para abordar estos desafíos, el equipo de investigación construyó una estructura de solvatación dominada por aniones estable a bajas temperaturas mediante la regulación de las interacciones ion-dipolo entre los aniones y los disolventes.
El estudio seleccionó un par de disolventes con "contraste de polaridad": el dimetoximetano (DMM), que tiene el valor máximo más bajo de potencial electrostático (ESPmax), y el carbonato de fluoroetileno (FEC), que tiene el ESPmax más alto. A bajas temperaturas, la interacción debilitada entre el DMM y el anión bis(fluorosulfonil)imida (FSI⁻) favorece la entrada del anión en la capa de solvatación del ion de litio; al mismo tiempo, el FEC ancla aún más el FSI⁻ mediante interacciones ion-dipolo mejoradas, formando un entorno de solvatación dominado por aniones estable. Además, la interacción dipolo-dipolo mejorada entre el DMM y el FEC promueve la cinética de desolvatación de los iones de litio. Al regular con precisión estas interacciones, el equipo logró una transición de coordinación aniónica a bajas temperaturas.
Con esta estrategia, el electrolito indujo la formación de una fase de interfaz de electrolito sólido rica en fluoruro de litio (LiF), lo que contribuye a una deposición uniforme de litio y un comportamiento de deposición/extracción altamente reversible a bajas temperaturas. Los resultados de las pruebas muestran que la batería completa Li||SPAN que utiliza este electrolito mantiene una retención de capacidad del 80 % después de 150 ciclos a -40 grados Celsius y una alta capacidad superficial de 4,5 mAh/cm². Además, una batería de bolsa de nivel de amperio-hora cicla de manera estable 50 veces a -20 grados Celsius, mostrando una buena estabilidad cíclica a baja temperatura y retención de capacidad. CHEN Zhongwei indicó que este estudio revela un nuevo mecanismo de evolución dinámica de la estructura de solvatación en condiciones de baja temperatura y proporciona una nueva base teórica y estrategia de investigación para el diseño de electrolitos para baterías de metal de litio de baja temperatura.
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