Análisis de componentes de interfaz de electrolitos sólidos en baterías de litio

Aunque las baterías de iones de litio son la corriente principal del almacenamiento de energía en la actualidad, la ciencia básica molecular y atómica de carga y descarga sigue siendo un misterio. Según el estudio del Laboratorio Nacional de Argón del Departamento de Energía en Catálisis de la Naturaleza, el equipo de investigación ha logrado un gran avance en la composición química de la interfaz del electrolito sólido entre el electrodo y el electrolito líquido.

Esto ayudará a mejorar la capacidad del equipo para predecir la duración de la batería, que es crucial para los fabricantes de vehículos eléctricos, dijo Dusan Strmcnik, ingeniero químico del Departamento de Ciencia de Materiales (MSD) del Laboratorio Nacional de Argonne.

Los científicos han trabajado durante mucho tiempo para romper el SEI de la batería de iones de litio, pero solo saben que cuando la batería está cargada, se forma el SEI y se produce una película de un millón de millones de milímetros de espesor en el electrodo de grafito, que puede proteger la interfaz de reacciones dañinas. . Al mismo tiempo, los iones de litio se desplazan entre los electrodos y los electrolitos, por lo que para las baterías de iones de litio, un SEI de buen rendimiento es una condición necesaria. Strmcnik señaló que la eficiencia y la vida útil de la batería dependen de la calidad SEI. Si los científicos pueden descubrir sus propiedades químicas y reglas de composición independientes, SEI puede mejorar la eficiencia de la batería.

Por lo tanto, el Laboratorio Nacional Argonne formó un equipo de investigación internacional con la Universidad de Copenhague, Dinamarca, la Universidad Técnica de Munich, Alemania y BMW Group, y resolvió con éxito el fluoruro de litio, una sustancia química común de la batería de iones de litio SEI.

Los experimentos y cálculos indican que las reacciones electroquímicas de fluoruro de hidrógeno se producen durante la carga de la batería, y el fluoruro de litio se convierte de electrolito en estado sólido y se produce hidrógeno. Tales reacciones dependen en gran medida de los materiales de los electrodos como el grafito, el grafeno y los metales, lo que demuestra la importancia de los catalizadores de batería.

El equipo también desarrolló un nuevo método para detectar concentraciones de fluoruro de hidrógeno. Dado que el fluoruro de hidrógeno es una sustancia dañina formada por la humedad y la sal de litio (LiPF6), este método de detección es clave para la investigación científica futura de SEI. El investigador NenadMarkovic dijo que el estudio se probará en el Centro de Investigación de Baterías de BMW en el futuro. El siguiente paso del estudio es diseñar una nueva tecnología de batería de iones de litio que abrirá otro camino para las baterías de iones de litio en la actualidad.

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