Estudio sobre los electrolitos mixtos y sus efectos a la reacción catódica de la batería de Litio-aire

NATALIIA MOZHSHUKHINA; MARIA DEL POZO; MA. PAULA LONGINOTTI; HORACIO R. CORTI; ERNESTO J CALVO

Buenos Aires

Congreso; XIX Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2015

Asociación argentina de investigación fisicoquímica

Las baterías de litio-aire han ganado un gran interés científico en los últimos años gracias a su alta densidad de energía teórica, superior a las de ión-litio usadas actualmente. Si pudiera desarrollarse plenamente las baterías de litio-aire, contribuirían significativamente a la producción de los vehículos eléctricos. Una batería típica de litio-aire consiste de un ánodo de litio metálico y un cátodo poroso (carbón, oro, etc.) con o sin un catalizador. En el cátodo, el oxígeno del aire se reduce para formar peróxido de litio Li2O2. Durante la recarga de la batería ocurre la descomposición del peróxido a iones Li+ y oxígeno acompañada por un alto sobrepotencial. Es conocido que la naturaleza del solvente y el material del cátodo tienen una gran influencia en el mecanismo de electrorreducción del oxígeno, al igual para la estabilidad del solvente. Se ha demostrado que la reducción de oxígeno ocurre por un mecanismo distinto en solventes como acetonitrilo (ACN) y dimetil sulfóxido (DMSO). El superoxido O2- que es el producto intermediario de la electrorreducción de oxígeno, es más estable en DMSO y se detecta en el anillo del electrodo rotatorio de disco y anillo, mientras no se detecta en acetonitrilo1.Estudiamos las propiedades de los reactivos que intervienen en la reacción del cátodo: ion litio (Li+), y molécula de oxígeno (O2) en ACN, DMSO y en mezclas de ambos:1) ion Li+. Se midió la conductividad de LiPF6 en mezclas de ACN-DMSO desde ACN puro hasta DMSO puro y se determinó la conductividad a dilución infinita Λ0 de la sal en función de la fracción molar de acetonitrilo2. Hemos demostrado la solvatación preferencial del ion Li+ por las moléculas del DMSO en gran exceso de ACN.2) oxígeno O2. Con el uso de los microelectrodos de Au se midió los coeficientes de difusión y solubilidad de oxígeno. Mientras que en ACN el O2 posee más alto coeficiente de difusión y mayor solubilidad que en DMSO, el cambio de dichas propiedades no es lineal con la fracción molar del solvente en la mezcla, probablemente por los efectos de solvatación preferencial del oxígeno.En esta comunicación se mostrará y analizará el efecto del solvente en los reactivos y los productos de la reacción de electrorreducción de oxígeno y la ventaja del uso de un electrolito mixto, como estudio relevante para el desarrollo de la batería de Li-aire no-acuosa.