La sustitución de electrolitos de estado sólido es el siguiente paso crítico hacia el avance de las baterías de iones de litio con una mejor estabilidad térmica y estabilidad química. Recientemente, los investigadores Michael J. Zdilla y Stephanie L. Wunder, de la Universidad de Temple, junto con Arun Venkatnathan, del Instituto Indio de Educación e Investigación Científica, informaron de un electrolito sólido eutéctico blando para baterías de iones de litio.
Puntos clave de la investigación:
Síntesis y caracterización del electrolito (Adpn)2LiPF6:
Los autores sintetizaron y caracterizaron un electrolito blando de estado sólido, (Adpn)2LiPF6, donde Adpn representa hexaninitrilo.
Conductividad iónica y estabilidad mejoradas:
Este electrolito exhibe una alta estabilidad térmica y electroquímica y posee una buena conductividad iónica, superando las limitaciones de los materiales orgánicos y cerámicos tradicionales.
Novedoso diseño de cristal para mejorar la estabilidad térmica:
La superficie del electrolito presenta una nanocapa de Adpn similar a un líquido que conecta los granos para la conducción de iones sin necesidad de tratamientos de alta presión/temperatura. Además, si el material se fractura, puede autorrepararse rápidamente y proporcionar una vía de conducción similar a la de un líquido a través de los límites del grano.
Mecanismo único de conducción iónica en electrolitos blandos de estado sólido:
Este electrolito demuestra una conductividad iónica relativamente alta (~10^-4 S cm^-1) y un número de transferencia de iones de litio (0,54). Esto se atribuye a las interacciones débiles entre los iones Li+ “duros” (densos en carga) y los grupos -C≡N “blandos” (polarizables por electrones) de Adpn. A través de simulaciones moleculares, los autores descubrieron que los iones Li+ migran a través de los límites de los granos eutécticos con menor energía de activación (Ea) y dentro de las regiones intersticiales con valores más altos de Ea entre los eutécticos. Este trabajo presenta un concepto único de diseño de cristal, que mejora la estabilidad térmica de LiPF6 mediante el aislamiento de iones dentro de una matriz de disolvente de Adpn. Exhibe un mecanismo de conducción iónica distintivo con límites de grano de baja resistencia, en contraste con los electrolitos cerámicos o de gel.
