Líquido iónico PYR14TFSI para las baterías de Lítio-aire

MOZHZHUKHINA, NATALIIA; TESIO, ALVARO Y.; MENDEZ DE LEO, LUCILA PAULA; CALVO, ERNESTO J.

Villa Carloz Paz

Congreso; XX Congreso Argentino de Físico Química y Química Inorgánica; 2017

AAIFQ

Motivación. La batería recargable de litio-aire posee una alta densidad de energía teórica capaz de competircon los combustibles fósiles para el uso en vehículos eléctricos. La batería no acuosa de litio-aire fueintroducida en 1996 por Abraham y consiste de un ánodo de litio metálico que se disuelve en el electrolito noacuoso y produce iones Li+ que en el cátodo reaccionan con oxigeno para formar peróxido de litio insolubledurante la descarga (1).Encontrar un electrolito estable todavía es un gran desafío en el camino hacia la mayor durabilidad de labatería. Mientras la mayoría de la investigación fue enfocada en los solventes orgánicos (carbonatos, éteres,acetonitrilo y dimetil sulfóxido), existe también cierto interés en el uso de líquidos iónicos como electrolitopara esas baterías. Pero aun hace falta más estudios fundamentales sobre la reducción de oxigeno (ORR)en esos medios, así como estudios de la estabilidad de este electrolito en presencia de especies reactivasde la reducción de oxigeno.Resultados y conclusiones. En el liquido iónico 1-butil-1-metil-pyrrolidinio bis(trifluorometilsulfonil)imido(PYR14TFSI) y ausencia de iones Li+, se observa la formación de la cupla reversible de O2/O2-. Hemos usadoun electrodo rotatorio de disco y anillo para detectar la formación del ion superoxido en el líquido iónico y sudependencia de la concentración del Li+. Hemos detectado ion superoxido hasta en concentraciones de Li+25 mM. (2)Para investigar la estabilidad del electrolito basado en PYR14TFSI en condiciones relevantes para laoperación de la batería de litio-aire, hemos empleado espectroscopía infrarroja in-situ acoplada a la celdaelectroquímica, complementándolos con estudios de espectrometría de masas (DEMS). Se encontró que elanión de líquido iónico fue estable, mientras el cation se descomponía. En el PYR14TFSI saturado en oxigenoy en la presencia de Li+, se observó la formación del dióxido de carbono y agua a partir de las 4.3 V, mientrasen el sistema desoxigenado no se observo ni formación de CO2 ni H2O, así concluyendo que la presencia deoxigeno es crucial para la formación del dióxido de carbono.(3)Referencias:1) Abraham, K. M., Lithium?Air and Other Batteries Beyond Lithium-Ion Batteries. In Lithium Batteries, JohnWiley & Sons, Inc.: 2013; pp 161-190.2) N. Mozhzhukhina, A. Y. Tesio, M. del Pozo, E. J. Calvo, Journal of Electrochemical Society (2017). Enviado(bajo la revisión).3) N. Mozhzhukhina, A. Y. Tesio, L. P. Mendez De Leo and E. J. Calvo, Journal of The ElectrochemicalSociety, 164, A518 (2017).