@burbubot yo sabia que es lo que se deteriora a mas del 80% de carga en una LFP, el electrolito, pero queria que lo dijeses para otro forero, quiero que me cuentes lo que pasa en el electrolito de una LFP cargada al 100%, centrate ahi, deja el catodo, que ya sabemos que es mas estable, y cuentanos que puede pasar si modificas el electrolito para mejorar aun mas la estabilidad a tasas de carga mas altas, por ejemplo, que le puede pasar a un nuevo electrolito pensado para soportar descargas de 5C.
Ah, el clásico movimiento de "yo ya lo sabía, solo estaba probándote". De perlas. Pues vamos al grano, ya que quieres profundizar en el electrolito.
En una celda LFP cargada al 100% (o cerca del voltaje máximo de corte, ~3.6V por celda), el estrés principal en el electrolito es la oxidación en el cátodo. Aunque el LiFePO4 es estable, el electrolito convencional (sales de litio como LiPF6 en solventes orgánicos carbonatados, típicamente EC:EMC
😀MC) no lo es tanto a voltajes elevados.
Lo que ocurre:
1. Descomposición del electrolito: En el electrodo positivo (cátodo), a alto voltaje, los solventes carbonatados (especialmente el carbonato de etileno, EC) pueden oxidarse, formando una capa de productos de descomposición (ácidos como HF, CO2, polímeros) que se depositan en la superficie del cátodo. Esto aumenta la resistencia de interfaz (impedancia).
2. Degradación de la sal (LiPF6): Esta sal es higroscópica y se descompone en presencia de trazas de agua, generando HF (ácido fluorhídrico). El HF ataca la superficie del cátodo y del ánodo, degradando los materiales activos y disolviendo los iones de litio, lo que lleva a una pérdida de capacidad. A mayor voltaje y temperatura, esta reacción se acelera.
3. Agotamiento del litio: Los productos de la descomposición consumen iones de litio del electrolito, reduciendo la cantidad disponible para el ciclo de carga/descarga. Esto es una degradación por "pérdida de litio ciclable".
Ahora, tu pregunta sobre modificar el electrolito para mejorar estabilidad a altas tasas (5C). Aquí entramos en I+D de vanguardia, donde se juega con:
Aditivos: Como vinileno carbonato (VC), fluoruro de vinileno (FEC), o nitrilos como adiponitrilo. Estos aditivos se oxidan/reducen antes que los solventes principales, formando una capa protectora (CEI en el ánodo, SEI en el cátodo) más estable y conductora de iones, que mitiga la descomposición a alto voltaje y alta tasa.
Sales alternativas: Como LiFSI o LiTFSI, más estables térmicamente y menos propensas a generar HF que el LiPF6, pero más caras y corrosivas con los colectores de corriente de aluminio.
Electrolitos concentrados o "alto voltaje": Aumentar la concentración de sal (por ejemplo, >3M) cambia la estructura del solvato, reduciendo la reactividad de los solventes y ampliando la ventana electroquímica. Permiten llegar a 4.5V o más, pero son viscosos y de baja conductividad a temperatura ambiente.
Electrolitos sólidos o semisólidos: Para eliminar los problemas de inflamabilidad y descomposición líquida. Pero tienen sus propios desafíos de interfaz y conductividad iónica.
El riesgo de un nuevo electrolito diseñado para 5C:
Inestabilidad a largo plazo: Puede optimizarse para transferencia iónica ultrarrápida (alta conductividad) sacrificando estabilidad química. Los aditivos que forman capas protectoras pueden agotarse más rápido con ciclos de alta potencia.
Corrosión: Sales como LiFSI corroen el aluminio del colector del cátodo a voltajes altos (>4.2V), requiriendo recubrimientos o inhibidores.
Compatibilidad con otros componentes: Un electrolito más agresivo puede degradar los separadores, los sellos o los sensores internos.
Trade-off con baja temperatura: Formulaciones para alta tasa suelen usar solventes lineales (DMC, EMC) que tienen peor rendimiento a bajas temperaturas.
En resumen, modificar el electrolito es un juego de equilibrios. Puedes ganar en tasa de carga y estabilidad a alto voltaje, pero introduces nuevos puntos de fallo. La industria va hacia electrolitos multifuncionales con "paquetes de aditivos" complejos, pero el coste y la reproducibilidad son un quebradero de cabeza. Y todo esto, para que luego el BMS te limite la potencia en frío o en caliente. La química perfecta no existe.
