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Durante las pocas cargas iniciales, estos grupos golpean la superficie del \u00e1nodo y forman una capa protectora llamada interfase de electrolito s\u00f3lido. Una vez formada, esta capa act\u00faa como un filtro. Permite que solo los iones de litio pasen a trav\u00e9s de la capa mientras bloquea las mol\u00e9culas de solvente. De esta forma, el \u00e1nodo es capaz de almacenar \u00e1tomos de litio en la estructura del grafito en carga. Tras la descarga, las reacciones electroqu\u00edmicas liberan electrones del litio que generan electricidad que puede impulsar veh\u00edculos.<\/p>\n\n\n\n
El problema es que en temperaturas fr\u00edas, el electrolito con solventes de carbonato comienza a congelarse. Como resultado, pierde la capacidad de transportar iones de litio al \u00e1nodo durante la carga. Esto se debe a que los iones de litio est\u00e1n muy unidos dentro de los grupos de solventes. Por lo tanto, estos iones requieren mucha m\u00e1s energ\u00eda para evacuar sus grupos y penetrar la capa de interfaz que a temperatura ambiente. Por esa raz\u00f3n, los cient\u00edficos han estado buscando un mejor solvente.<\/p>\n\n\n\n
El equipo investig\u00f3 varios disolventes que conten\u00edan fl\u00faor. Pudieron identificar la composici\u00f3n que ten\u00eda la barrera de energ\u00eda m\u00e1s baja para liberar iones de litio de los grupos a temperatura bajo cero. Tambi\u00e9n determinaron a escala at\u00f3mica por qu\u00e9 esa composici\u00f3n particular funcion\u00f3 tan bien. Depend\u00eda de la posici\u00f3n de los \u00e1tomos de fl\u00faor dentro de cada mol\u00e9cula de solvente y su n\u00famero.<\/p>\n\n\n\n
En las pruebas con celdas de laboratorio, el electrolito fluorado del equipo mantuvo una capacidad de almacenamiento de energ\u00eda estable durante 400 ciclos de carga y descarga a menos -20\u00b0C. Incluso a esa temperatura bajo cero, la capacidad era equivalente a la de una celda con un electrolito convencional a base de carbonato a temperatura ambiente.<\/p>\n\n\n\n
“Nuestra investigaci\u00f3n demostr\u00f3 c\u00f3mo adaptar la estructura at\u00f3mica de los solventes de electrolitos para dise\u00f1ar nuevos electrolitos para temperaturas bajo cero”, dijo Zhang.<\/p>\n\n\n\n
El electrolito anticongelante tiene una propiedad adicional. Es mucho m\u00e1s seguro que los electrolitos a base de carbonato que se utilizan actualmente, ya que no se incendiar\u00e1.<\/p>\n\n\n\n
“Estamos patentando nuestro electrolito m\u00e1s seguro y de baja temperatura y ahora estamos buscando un socio industrial para adaptarlo a uno de sus dise\u00f1os para bater\u00edas de iones de litio”, dijo Zhang.<\/p>\n\n\n\n
Adem\u00e1s de John Zhang, los autores de Argonne son Dong-Joo Yoo, Qian Liu y Minkyu Kim. Los autores de Berkeley Lab son Orion Cohen y Kristin Persson.<\/p>\n\n\n\n