Las baterías de iones de litio tradicionales son propensas a sufrir problemas como aumento de la viscosidad del electrolito, disminución de la conductividad iónica y aumento brusco de la impedancia de transferencia de carga de la interfaz en entornos por debajo de -20 °C, lo que provoca una rápida degradación del rendimiento de la batería o incluso fallos. Por lo tanto, la realización simultánea de un transporte eficiente de iones a granel y una dinámica de interfaz estable en condiciones de temperatura extremadamente baja se ha convertido en un problema central que debe superarse en el campo de los dispositivos de almacenamiento de energía de baja temperatura.
Recientemente, el equipo de Ma Yanwei del Instituto de Ingeniería Eléctrica de la Academia de Ciencias de China desarrolló con éxito un condensador de iones de litio que puede funcionar en un entorno de temperatura extremadamente baja de -100 °C, rompiendo el récord de funcionamiento a baja temperatura de este tipo de dispositivo. Los resultados relevantes se publicaron en la revista "Chemistry aplicada alemana".
A partir del diseño de la estructura molecular del disolvente electrolítico y la regulación de las interacciones dipolares débiles, el equipo de investigación propuso una nueva estrategia de diseño de electrolitos a baja temperatura.
Al introducir un grupo fluorado (-CF3) con un fuerte efecto de extracción de electrones en las moléculas de solvente, se rompe la capa rígida de solvatación en el electrolito tradicional y se construye un electrolito de baja temperatura con estructura de agregación débil (AGG-w) de coordinación conjunta anión-solvente única.
Este electrolito débilmente agregado no solo mantiene excelentes propiedades en masa, como alta conductividad iónica, baja viscosidad y amplio rango de líquidos a bajas temperaturas, sino que también logra características dinámicas interfaciales estables de baja impedancia y transferencia rápida.
El condensador de iones de litio de 1100 F preparado en base a este nuevo electrolito de baja temperatura ha logrado con éxito una descarga estable en un entorno de temperatura extremadamente baja de -100 °C.
Esta investigación no sólo supera el cuello de botella de la aplicación de los condensadores de iones de litio en entornos extremadamente fríos, sino que también sienta una base teórica para el desarrollo de sistemas electroquímicos de alto rendimiento para entornos extremos.Es de gran importancia para la implementación de la estrategia polar y de exploración del espacio profundo de mi país.
