Los electrolitos de nuevo diseño permiten obtener baterías de litio con una densidad energética superior a 700 Wh/kg.
| Jerry Huang
Nota del editor: Los materiales sintetizados recientemente ofrecen oportunidades para nuevos electrolitos que permiten que las celdas de bolsa de litio metálico alcancen densidades de energía superiores a 700 Wh/kg a temperatura ambiente y de aproximadamente 400 Wh/kg a -50 °C. La sal de litio LiFSI desempeña un papel muy importante en el diseño de electrolitos. Agradecemos enormemente la excelente investigación y el enfoque del académico Jun Chen y el equipo de Qing Zhao de la Universidad de Nankai. ¿Qué diferencias e inspiraciones nos puede aportar su investigación? Veámoslo.
Resumen Los disolventes electrolíticos para dispositivos electroquímicos han estado dominados durante las últimas décadas por ligandos basados en oxígeno (O) y nitrógeno (N), para los cuales la interacción dipolo-ión (Li+, Na+, etc.) generalmente sienta las bases de la disociación y el transporte de iones, pero frustra el proceso de transferencia de carga en la interfaz electrolito-electrodo. Aquí, mediante la síntesis de alcanos con estructuras monofluoradas, mostramos que los ligandos basados en flúor (F) con impedimento estérico y basicidad de Lewis diseñados permiten la disolución de sales de más de 2 mol/L. Entre ellos, el electrolito de iones de litio basado en 1,3-difluoropropano (DFP) está dotado de todas las ventajas para baterías de alta densidad energética y baja temperatura, incluyendo baja viscosidad (0,95 cp), alta estabilidad a la oxidación (>4,9 V) y conductividad iónica de 0,29 mS/cm a −70 °C. Al incorporar átomos de flúor en la primera capa de solvatación, la débil coordinación F–Li+ facilita el proceso de deposición/disolución de litio con una eficiencia coulómbica (CE) de hasta el 99,7 % y una densidad de corriente de intercambio un orden de magnitud mayor que la coordinación O–Li+ a −50 °C. Además, los electrolitos permiten el funcionamiento de celdas tipo bolsa de litio metálico con una cantidad de electrolito inferior a 0,5 g/Ah, alcanzando densidades de energía superiores a 700 Wh/kg a temperatura ambiente y de aproximadamente 400 Wh/kg a −50 °C. Los electrolitos de hidrofluorocarbono (HFC) presentados en este trabajo ofrecen una alternativa viable para la construcción de sistemas electroquímicos que van más allá de la química de coordinación tradicional.
Referencia
https://doi.org/10.1038/s41586-026-10210-6