Disolvente de electrolitos para baterías de iones de litio

Las baterías de iones de litio se están volviendo cada vez más populares desde que se fabricó la primera en 1970. Las baterías de litio anteriores no eran tan efectivas como las baterías de hoy en día. Las baterías de iones de litio se han vuelto cada vez mejores con el tiempo, por lo que podemos esperar que sean aún mejores con el tiempo. Hay muchas personas que usan baterías de iones de litio en sus teléfonos y computadoras portátiles y no tienen idea de cómo funcionan o qué usan. Vamos a discutir algo sobre las baterías de iones de litio y cuando salga de aquí será más sabio de lo que era antes de leer este artículo.

Materiales de electrolitos de iones de litio

Las baterías de iones de litio suelen tener electrolitos que desempeñan la función de transportar iones de litio positivos entre el ánodo y el cátodo. Al igual que los atletas, las baterías de iones de litio necesitan electrolitos. Si todavía está confundido acerca de qué son los electrolitos, entonces debe saber que este nombre proviene de una palabra griega lytos, lo que significa que puede unirse o aflojarse. En resumen, los electrolitos son soluciones conductoras que se encuentran en las baterías de iones de litio. Algunos de los materiales que se utilizan para fabricar electrolitos de iones de litio incluyen:

· Sales solubles.

· Disolventes orgánicos.

· Aditivos.

¿Cómo funciona el electrolito de iones de litio?

Los electrolitos, como hemos establecido, sirven como catalizador que hace que la batería sea conductora al permitir el movimiento de los iones desde el cátodo al ánodo cuando se carga y cuando se descarga. Podríamos estar hablando de iones y todavía estás confundido sobre qué son los iones, en términos simples, los iones son átomos que están cargados electrónicamente y han perdido o ganado electrones. Hemos visto que los electrolitos están compuestos por sales solubles, disolventes y otros aditivos. Pero, ¿cómo funciona un electrolito de iones de litio? Examinaremos cómo funcionan estos electrolitos y, después de leer este artículo, habrá aprendido algo nuevo.

Las baterías de iones de litio utilizan electrolito de polímero en gel, líquido o seco. Los electrolitos líquidos suelen ser inflamables y están hechos de sales de litio que tienen disolventes orgánicos que son más parecidos al carbonato de etileno. Cuando esta solución se mezcla con diversos carbonatos, proporcionan una mejor conductividad y se amplía el rango de temperatura. A veces se agregan otras sales para ayudar a reducir la formación de gases y mejorar el ciclo de alta temperatura.

Las baterías de litio que utilizan gel como electrolitos, suelen recibir tantos aditivos para asegurar que se aumenta la conductividad. Lo mismo ocurre con las baterías de iones de litio que utilizan electrolitos de polímero seco, se añaden gran cantidad de aditivos para asegurar la máxima conductividad. Un polímero seco real solo puede volverse conductor a temperaturas muy altas y es por esto que esta batería ya no está disponible para uso comercial. Los aditivos se utilizan para aumentar la longevidad y también proporcionan a las baterías algunas características únicas. Cada empresa que fabrica estas baterías tiene sus propias recetas y es por eso que encuentras que algunas baterías de iones de litio son de mayor calidad en comparación con otras.

Se espera que el electrolito sea estable, pero no es así como funcionan las baterías de iones de litio. Se forma una película de pasivación en el ánodo de la batería (interfaz de electrolito sólido SEI). La capa es la que separa el cátodo del ánodo pero al mismo tiempo deja pasar los iones. Es más un separador que un electrolito. La interfaz de electrolito sólido debe formarse para que funcione una batería de iones de litio. Esta capa le da a una batería de iones de litio una vida más larga, pero causa una reducción de la capacidad. Es por eso que hoy en día las baterías de iones de litio no tienen grandes capacidades como las que usaban metales de litio en el pasado. La oxidación del electrolito que se produce en el cátodo también reduce la capacidad de una batería de iones de litio.

El SEI puede volverse demasiado restrictivo y es por eso que los aditivos se mezclan con el electrolito para asegurarse de que se consuman durante la formación de la capa. Es difícil, si no imposible, rastrear la presencia de los aditivos al realizar una evaluación forense. Los aditivos son un secreto de los fabricantes y son los únicos que saben cuánto añaden y qué composición utilizan.

Uno de los aditivos conocidos es el carbonato de vinileno, que se usa para mejorar el ciclo de vida de una batería de iones de litio principalmente durante altas temperaturas. El carbonato de vinileno mantiene una formación SEI estable en el ánodo y evita la oxidación en el cátodo.

La capa SEI solo puede descomponerse en una celda si la temperatura es superior a 70 grados. La inflamabilidad del electrolito de iones de litio ha sido un tema de discusión ya que estos electrolitos pueden ser muy inflamables si se les da la oportunidad.

Cuando el electrolito líquido comienza a secarse, significa que la batería se está agotando y cuando se acaba el líquido, la batería está agotada.

¿Cuál es el mejor electrolito de batería de iones de litio?

Hay varios electrolitos que se utilizan en diferentes baterías y algunos de los mejores incluyen:

· Electrolitos no acuosos. Estos electrolitos fabricados por el laboratorio nacional del Noroeste del Pacífico en EE. UU. Tienen propiedades de sal deseables y tienen la capacidad de formar una excelente capa de SEI. Usan sales de LiPF6 que son muy efectivas.

· Electrolitos no acuosos con avances en disolventes. Estos electrolitos se fabrican en Japón y tienen una excelente conductividad y una alta estabilidad electroquímica. Tienen una amplia gama de temperaturas de funcionamiento, lo que las hace muy seguras para su uso por los fabricantes de baterías de iones de litio.

Conclusión

Las baterías de iones de litio se han vuelto muy comunes hoy en día. Las baterías que usamos hoy en día son mucho mejores que las que se usaban en el pasado. Con el avance de la tecnología, las baterías seguirán mejorando cada vez más. Los electrolitos que se utilizan en diferentes baterías son únicos y cada fabricante tiene su propia receta para hacer sus electrolitos de iones de litio.