Las baterías de iones de litio (LIB, por sus siglas en inglés) son baterías ampliamente utilizadas que respaldan la sociedad moderna de TIC, incluidos los teléfonos inteligentes y los vehículos eléctricos. Las LIB se cargan y descargan repetidamente mediante iones de litio que pasan de un lado a otro entre los electrodos positivo y negativo, y el electrolito de iones de litio actúa como un conducto para los iones.

Normalmente, los electrolitos orgánicos como el carbonato de etileno líquido (EC) y sus geles se han utilizado como electrolito de iones de litio debido a su resistencia al voltaje y conductividad iónica. Sin embargo, como los líquidos y los geles son inflamables, es preferible cambiar a electrolitos sólidos poliméricos más seguros.

Se han propuesto electrolitos sólidos poliméricos como el polietilenglicol (PEG) como electrolitos de iones de litio resistentes a los impactos. Sin embargo, los electrolitos de polímeros basados ​​en PEG cristalizan cerca de la temperatura ambiente, lo que resulta en una caída significativa en la conductividad de iones de litio a alrededor de 10 ^-6 . S/cm a temperatura ambiente.

Para resolver este problema, un grupo de investigación ha inventado un nuevo tipo de electrolito sólido polimérico mediante la combinación de una membrana de polímero poroso con poros de varias micras y un electrolito de polímero basado en PEG de polietilenglicol fotorreticulable. El electrolito sólido polimérico logró una amplia ventana de potencial (4,7 V), una alta conductividad de iones de litio en el 10 ^-4 Clase S/cm, equivalente a un líquido y suficiente para un uso práctico, y alto número de transferencia de iones de litio (0,39).

Los iones de litio que se transfieren en el electrolito se mueven en varias direcciones debido a la difusión natural. La distancia es de varios µm a 10 µm y no siempre se mueve linealmente entre los electrodos, lo cual es una de las razones de la disminución de la conductividad iónica. En el presente estudio, por lo tanto, se mejoró el rendimiento de los electrolitos de polímeros sólidos basados ​​en PEG fotorreticulados al combinarlos con membranas porosas de tamaño micrométrico.

Este electrolito sólido polimérico no solo muestra un alto rendimiento como electrolito, sino que también se espera que sea eficaz para impedir la formación de dendritas de Li (cristales dendríticos), que pueden causar ignición, debido a la inclusión de una membrana porosa. A través de la realización de LIB seguras y de alto rendimiento, este logro contribuirá a la realización de un suministro de energía sostenible, que es el séptimo objetivo de los ODS.

El estudio se publica en iScience . + Explora más

Un electrolito de estado sólido compuesto generado in situ para baterías de metal de litio de alto voltaje