Oxígeno Singlete en Baterías Litio-Oxígeno No Acuosas

Tesis

Summary *

Las baterías metal-oxígeno no acuosas dependen críticamente de la formación y descomposición reversible de óxidos metálicos en el cátodo durante la descarga y carga. La química parasitaria es uno de los obstáculos más desafiantes para su implementación práctica, y recientemente se ha identificado que es causada predominantemente por el altamente reactivo oxígeno singlete (1Δg o 1O2), el primer estado electrónico excitado del oxígeno diatómico en su estado fundamental triplete (3Σg-) y no por especies de oxígeno reducidas, como se pensaba antes. En este contexto, se han desarrollado métodos innovadores para detectar y suprimir la formación de 1O2 durante la operación de la batería. Por primera vez, se ha detectado 1O2 dentro de una batería Li-O2 no acuosa equipada con una ventana de cuarzo. La detección se basa en el uso del 9,10-dimetilantraceno (DMA), que se añade al electrolito y atrapa rápida y selectivamente 1O2, formando su endoperóxido no fluorescente. Este proceso se monitorea in-operando mediante el decaimiento de la fluorescencia del DMA, utilizando una fibra óptica bifurcada. Además, la adición de iones litio durante la reacción de reducción de oxígeno incrementa la caída en la emisión del DMA, lo que demuestra que el 1O2 se forma a partir de la desproporción bimolecular de superóxido, un proceso que se ve potenciado por la presencia de ácidos de Brönsted. Se han estudiado nuevas estrategias para mejorar los procesos electroquímicos, incluyendo el uso de desactivantes y mediadores redox para mitigar la formación de 1O2 y su impacto en la estabilidad y rendimiento de las baterías Li-O2. Estas estrategias destacan la importancia de mantener un potencial redox adecuado y la compatibilidad con los componentes de la celda. Information provided by the agent in SIGEVA