Nuevos métodos analíticos para baterías de iones de litio de mayor duración
Los científicos permiten un análisis detallado de la disolución del metal de transición
¿Cómo se puede mejorar aún más la batería de iones de litio (LIB)? Para responder a esta pregunta, los científicos de MEET (Münster Electrochemical Energy Technology) en torno a Lenard Hanf desarrollaron nuevos métodos para la electroforesis capilar. Por primera vez, esto permite un análisis detallado de la disolución del metal de transición de los materiales del cátodo LIB o del colector de corriente - como el manganeso o el cobre.
La investigación de las especies de manganeso disuelto (Mn2+ y Mn3+) en baterías de iones de litio con el método recientemente desarrollado para la electroforesis capilar ayuda a comprender mejor los mecanismos de disolución de los cátodos que contienen manganeso.
© Wiley-VCH GmbH
El nuevo método ofrece resultados hasta ahora desconocidos
La disolución del metal de transición en el electrolito lleva a una pérdida de capacidad y por lo tanto reduce la vida útil de la LIB. Hasta ahora han faltado métodos adecuados para determinar el estado de oxidación de varios metales de transición disueltos simultáneamente. Además, su análisis es todavía un campo de investigación joven.
"Anteriormente, los investigadores a menudo sólo examinaban la cantidad total de metales de transición disueltos en el electrolito. Por lo tanto, se perdía información importante, por ejemplo, qué estados de oxidación de los metales de transición se producen en absoluto y qué influencia tiene uno específico en el rendimiento de la célula de la batería", explica el científico de MEET Lenard Hanf. Pero estos conocimientos son fundamentales para desarrollar LIB de mayor duración porque son la clave para contrarrestar la disolución de los metales de transición con aditivos o secuestradores de iones precisamente adaptados. Esto permite optimizar aún más la LIB.
Por lo tanto, los investigadores de MEET han desarrollado nuevos métodos para la electroforesis capilar. Con estas técnicas son capaces de determinar los estados de oxidación de varios metales de transición disueltos simultáneamente. Uno de los mayores desafíos fue diseñar el método de tal manera que las muestras no se cambien durante la extracción y el análisis. De esta manera, se destruiría información importante. "Estabilizamos los metales parcialmente inestables y altamente sensibles con agentes complejantes adecuados", explica Hanf. Utilizando los nuevos enfoques, el equipo científico de MEET analizó detalladamente varios materiales catódicos y colectores de corriente basados en cobre en el electrolito de la batería.
Tres publicaciones cada una como portada
Los resultados exactos, así como los nuevos métodos desarrollados, fueron presentados por los científicos del MEET Lenard Hanf, Marcel Diehl, Jonas Henschel, Lea-Sophie-Kemper, Prof. Dr. Martin Winter y Dr. Sascha Nowak en tres artículos en la revista "Electrophoresis". Los tres artículos de acceso abierto se publicaron como artículos de portada y están disponibles en línea en inglés.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Hanf, L.; et al.; "Mn2+ or Mn3+? Investigating transition metal dissolution of manganese species in lithium ion battery electrolytes by capillary electrophoresis"; Electrophoresis; 2020.
Hanf, L.; et al.; "Investigating the oxidation state of Fe from LiFePO4‐based lithium ion battery cathodes via capillary electrophoresis"; Electrophoresis; 2020.
Hanf, L.; et al.; "Accessing copper oxidation states of dissolved negative electrode current collectors in lithium ion batteries"; Electrophoresis; 2020.
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