Se informa que la batería de iones de litio de alta densidad energética y alto voltaje es económica y no contiene metales
| Jerry Huang
Nota del editor: los investigadores informan sobre un avance electroquímico de alto voltaje y alta densidad de energía de la batería de iones de litio que es económico y no contiene metales (respetuoso con el medio ambiente). Esta batería de iones de litio orgánica de clase 4 V presenta una alta capacidad teórica y alto voltaje, mientras que sus materiales prácticos de cátodo y electrolitos permanecen sin explorar.
¿Son las moléculas pequeñas orgánicas activas redox aplicables a los cátodos de baterías de iones de litio de alto voltaje (>4 V)?
Por: Yuto Katsuyama, Hiroaki Kobayashi, Kazuyuki Iwase, Yoshiyuki Gambe, Itaru Honma | Publicado por primera vez: 10 de marzo de 2022 en Advanced Science
4 baterías de iones de litio orgánicas Clase V
Si bien las baterías orgánicas de iones de litio han atraído una gran atención debido a sus altas capacidades teóricas, los materiales de cátodos orgánicos de alto voltaje siguen sin explorarse. En el artículo número 2200187, Yuto Katsuyama, Hiroaki Kobayashi, Itaru Honma y colaboradores informan sobre la electroquímica del ácido crocónico a alto voltaje. Las investigaciones teóricas y experimentales confirman que los dos enolatos en ácido crocónico muestran alrededor de 4 V redox, que pueden utilizarse para el almacenamiento de energía.
Resumen
Si bien las baterías orgánicas han atraído una gran atención debido a sus altas capacidades teóricas, los materiales activos orgánicos de alto voltaje (> 4 V vs Li/Li+) siguen sin explorarse. Aquí, los cálculos de la teoría funcional de la densidad se combinan con mediciones de voltamperometría cíclica para investigar la electroquímica del ácido crocónico (CA) para su uso como material de cátodo de batería de iones de litio en electrolitos de dimetilsulfóxido y γ-butirolactona (GBL). Los cálculos DFT demuestran que la sal de dilitio CA (CA–Li2) tiene dos grupos de enolato que experimentan reacciones redox por encima de 4,0 V y una densidad de energía teórica a nivel de material de 1949 Wh kg–1 para almacenar cuatro iones de litio en GBL, superando el valor de ambos materiales catódicos inorgánicos convencionales y orgánicos conocidos. Las mediciones de voltamperometría cíclica revelan una reacción redox altamente reversible por parte del grupo enolato a ≈4 V en ambos electrolitos. Las pruebas de rendimiento de la batería de CA como cátodo de batería de iones de litio en GBL muestran dos mesetas de voltaje de descarga a 3,9 y 3,1 V, y una capacidad de descarga de 102,2 mAh g–1 sin pérdida de capacidad después de cinco ciclos. Con los voltajes de descarga más altos en comparación con las moléculas pequeñas orgánicas de última generación conocidas, CA promete ser un candidato principal de material de cátodo para futuras baterías orgánicas de iones de litio de alta densidad de energía.
Referencias:
- https://doi.org/10.1002/advs.202200187