Las baterías de litio-metal podrían exhibir densidades de energía significativamente más altas que las baterías de iones de litio, que son la tecnología de baterías principal en el mercado actualmente. Sin embargo, las celdas de litio-metal también suelen tener limitaciones significativas, especialmente en cuanto a su vida útil.
Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China y otros institutos han introducido recientemente un nuevo diseño de electrolito que podría usarse para desarrollar celdas de litio-metal de bolsa altamente efectivas con una vida útil más larga. Este electrolito tiene una estructura única de solvatación a escala nanométrica, con pares de iones densamente agrupados en agregados compactos de pares de iones (CIPA).
Desafíos de las Baterías de Litio-metal
Las baterías de litio-metal presentan una vida útil altamente limitada de aproximadamente 50 ciclos, lo cual es significativamente inferior a las baterías comerciales de iones de litio, que usualmente mantienen un buen rendimiento durante aproximadamente 1,000 ciclos.
Cinco años atrás, la Prof. Jiao y sus colegas diseñaron un electrolito que puede estabilizar simultáneamente las interfaces ánodo-electrolito y cátodo-electrolito en las celdas de baterías de litio-metal, suprimiendo la degradación del electrolito. Este diseño de electrolito se basa en investigaciones previas de procesos físico-químicos microscópicos dentro de las baterías de litio-metal.
El estudio reciente de la Prof. Jiao y sus colegas ha liderado la sintonización de la estructura de solvatación de un electrolito a nivel mesoscópico. Su diseño único se enfoca específicamente en la interacción entre pares de iones que subyacen a la formación de la estructura de agregado del electrolito.
El nuevo electrolito diseñado por este equipo de investigadores exhibe una reducción colectiva única en el ánodo de litio-metal. Este electrolito recién diseñado presenta simultáneamente una buena estabilidad oxidativa y suprime la disolución de elementos de metales de transición del cátodo, mejorando así la estabilidad de la interfaz del cátodo.
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