A medida que el mundo avanza hacia un futuro más sostenible, el desarrollo de dispositivos electroquímicos avanzados, como baterías recargables con alta densidad de energía y capacidades eficientes de electrodeposición, se ha vuelto cada vez más importante. En los últimos años, las soluciones de electrolitos superconcentradas, en las que las sales metálicas se disuelven en concentraciones dos o tres veces mayores que en un solo disolvente, o las mezclas en las que las sales metálicas están altamente disueltas en un solo disolvente, han atraído la atención como nuevas soluciones de electrolitos.
Estas soluciones son líquidas a temperatura ambiente y permiten una alta conductividad iónica y una formación de película metálica de alta calidad y alta eficiencia. Sin embargo, la definición fisicoquímica o termodinámica de estos fluidos aún no está clara. Además, identificar especies disueltas y comprender su estructura, que es crucial para su uso como electrolitos, es un gran desafío.
Un equipo de investigación de la Universidad de Niigata, dirigido por el Prof. Yasuhiro Umebayashi y el Dr. Jihai Han, junto con el Dr. Hikari Watanabe de la Universidad de Ciencias de Tokio, está estudiando procesos específicos de transporte de iones de litio en el litio, desde una perspectiva de la química de la solución. Disuelve líquidos iónicos y soluciones de electrolitos altamente concentrados. Encontraron un nuevo electrolito líquido formador de vidrio, una mezcla de dos componentes de sulfona cíclica y sal de litio, que exhibe una transición vítrea en un amplio rango de composición. Además, para explicar el alto li único+ En estas mezclas se estudiaron los números de transferencia, las especies y la cinética de reordenamiento de dipolos para proporcionar evidencia de la formación de agregados a gran escala en estas mezclas. Estos resultados se publican Discusión de Faraday el 10 de junio de 2024.
Las propiedades termofísicas de las mezclas binarias de sal de litio-1,3-propanosaltona (PS) y de sal de litio-sulfolano (SL) mostraron que solo se observó la transición vítrea en un cierto rango de concentración de sal de litio. La espectroscopia Raman reveló que los iones de litio existen en solución como pares de iones de contacto (CIP) y agregados (AGG). Además, el análisis de correlación bidimensional de los espectros Raman y los espectros de relajación dieléctrica (DRS) atribuyó con éxito la relajación observada al DRS. Esto sugiere que los AGG generados en altas concentraciones de sales de litio tienen una gran escala espacial y desempeñan un papel importante en el transporte específico de iones de litio.
Para lograr los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) y los objetivos de Sociedad-5, existe una demanda creciente de dispositivos de almacenamiento de energía de próxima generación que puedan almacenar energía eléctrica de manera eficiente y sean adecuados para aplicaciones específicas. El desarrollo de estos dispositivos ha avanzado aún más utilizando electrolitos tanto líquidos como sólidos.