A medida que aumenta nuestra necesidad de baterías de alta densidad con la adopción generalizada de automóviles eléctricos y fuentes de energía alternativas, es necesario mejorar la estabilidad y la capacidad de las baterías de iones de litio. La tecnología actual de baterías de iones de litio, que a menudo utiliza níquel, es menos estable a temperaturas extremas, lo que provoca un sobrecalentamiento debido tanto a la temperatura como a los altos voltajes. Estas baterías también tienden a deteriorarse rápidamente.

Para resolver este problema, los investigadores están estudiando nuevas combinaciones químicas que puedan abordar estos inconvenientes. En un estudio reciente, los científicos demostraron cómo un disolvente y un aditivo compuesto inorgánico pueden mejorar la estabilidad y el rendimiento de las baterías de iones de litio con cátodos de níquel.

Publicaron sus resultados el 12 de septiembre en Nano Research .

Los conceptos básicos de cómo funcionan las baterías son los mismos, ya sea que esté pensando en una batería industrial de iones de litio o en una batería AA doméstica promedio. El cátodo es el electrodo positivo, el ánodo es el electrodo negativo, y entre ellos dentro de la batería hay una solución llamada electrolito. Los iones cargados positiva y negativamente fluyen a través del electrolito y una reacción química genera energía eléctrica. En este estudio, los investigadores identificaron un electrolito líquido a base de sulfolano al que se le agregó perclorato de litio como una posible solución a los inconvenientes comunes de las baterías de iones de litio.

"Para los cátodos a base de níquel, el buen rendimiento electroquímico a baja temperatura generalmente se logra a expensas de la propiedad y la seguridad a temperatura ambiente. Esto se debe a que los electrolitos con solventes de bajo punto de fusión se deterioran drásticamente. La alta volatilidad e inflamabilidad de estos electrolitos también limitan su aplicación. a altas temperaturas", dijo el profesor Fang Lian de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Beijing en Beijing, China. Al agregar perclorato de litio al sulfolano, los investigadores descubrieron que podían mejorar muchos de estos inconvenientes.

El sulfolano es un solvente que se creó originalmente para su uso en la industria del petróleo y el gas, pero ahora se usa en muchos entornos industriales diferentes porque se mantiene estable a temperaturas elevadas. El perclorato de litio es un compuesto inorgánico que se combina con el sulfolano para ayudar a mantener la estabilidad del electrolito. Se agrega un tercer químico para diluir el electrolito y ayudar a la estabilidad del electrolito en una amplia gama de temperaturas.

Para probar qué tan bien funcionaba el electrolito propuesto, los investigadores crearon una batería usando el electrolito y realizaron una serie de pruebas y cálculos teóricos.

Descubrieron que el solvente podía mantener la conductividad en una amplia gama de temperaturas, que variaban de -60 a 55 grados centígrados. En comparación, los electrolitos tradicionales tienden a solidificarse a temperaturas inferiores a -20 grados centígrados. Agregar perclorato de litio al electrolito fortalece la forma en que los diferentes químicos en el electrolito interactúan entre sí y reduce la cantidad de energía requerida, lo que facilita que el electrolito funcione a temperaturas más bajas.

"El electrolito diluido a base de sulfolano de alta concentración con aditivo de perclorato de litio realiza la aplicación de amplia temperatura en celdas de alto voltaje. Esta combinación mejora la transferencia de iones de litio y reduce la energía de desolvatación, al tiempo que inhibe la descomposición continua del electrolito y el deterioro agudo. del cátodo a altas temperaturas", dijo Lian. "Nuestro trabajo proporciona una comprensión integral del diseño molecular del electrolito, lo que facilita el desarrollo de baterías de litio de alta densidad de energía". + Explora más

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