De acordo com pt.wedoany.com-Uma equipe de pesquisa liderada pelos professores CHEN Zhongwei, LUO Dan e WANG Dongdong do Instituto de Física Química de Dalian da Academia Chinesa de Ciências (Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences) propôs uma estratégia de design de eletrólito baseada em "contraste polar" para melhorar o desempenho de baterias de lítio metálico em condições de temperaturas extremamente baixas. Os resultados da pesquisa foram publicados no Journal of the American Chemical Society.
Em ambientes de baixa temperatura, as baterias de lítio metálico enfrentam problemas como transporte iônico lento, cinética de dessolvatação de íons de lítio retardada e reações interfaciais secundárias intensificadas, resultando em degradação da capacidade e estabilidade cíclica reduzida, limitando suas aplicações em áreas como armazenamento de energia, veículos elétricos e aeroespacial. Para superar esses desafios, a equipe de pesquisa construiu uma estrutura de solvatação estável dominada por ânions em baixas temperaturas, regulando as interações íon-dipolo entre ânions e solventes.
O estudo selecionou um par de solventes com características de "contraste polar": dimetoximetano (DMM), com o menor valor máximo de potencial eletrostático (ESPmax), e carbonato de fluoroetileno (FEC), com o maior ESPmax. Em baixas temperaturas, a interação enfraquecida entre DMM e o ânion bis(fluorossulfonil)imida (FSI⁻) favorece a entrada do ânion na camada de solvatação dos íons de lítio; simultaneamente, o FEC ancora ainda mais o FSI⁻ por meio de interações íon-dipolo intensificadas, formando um ambiente de solvatação estável dominado por ânions. Além disso, a interação dipolo-dipolo intensificada entre DMM e FEC promove a cinética de dessolvatação dos íons de lítio. Ao regular precisamente essas interações, a equipe alcançou uma transição de coordenação aniônica em baixas temperaturas.
Utilizando essa estratégia, o eletrólito induziu a formação de uma fase de interface de eletrólito sólido rica em fluoreto de lítio (LiF), o que contribui para uma deposição uniforme de lítio e um comportamento de deposição/remoção altamente reversível em baixas temperaturas. Os resultados dos testes mostraram que a bateria completa Li||SPAN com esse eletrólito manteve 80% da capacidade após 150 ciclos a -40°C, sob uma alta capacidade de área de 4,5 mAh/cm². Além disso, uma bateria tipo bolsa de nível ampere-hora operou de forma estável por 50 ciclos a -20°C, demonstrando boa estabilidade cíclica e retenção de capacidade em baixas temperaturas. Chen Zhongwei afirmou que este estudo revela um novo mecanismo de evolução dinâmica da estrutura de solvatação em condições de baixa temperatura e fornece uma nova base teórica e estratégia de pesquisa para o design de eletrólitos para baterias de lítio metálico de baixa temperatura.
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