A busca por maior densidade de energia em baterias de íon-lítio frequentemente leva pesquisadores a explorar voltagens de operação mais elevadas. No entanto, operar em voltagens elevadas apresenta desafios significativos, principalmente relacionados à estabilidade do eletrólito e das interfaces dos eletrodos. A decomposição do eletrólito e a formação de camadas resistivas podem limitar severamente o desempenho e a vida útil da bateria. É aqui que aditivos de eletrólitos avançados, como o difluoro(oxalato)borato de lítio (LiDFOB), desempenham um papel crítico.

O LiDFOB tem atraído considerável atenção por sua capacidade de aumentar a estabilidade de baterias de íon-lítio operando em altas voltagens. Sua estrutura química única permite que ele se decomponha preferencialmente e forme camadas interfaciais protetoras tanto no ânodo quanto no cátodo. No cátodo, essas camadas são particularmente eficazes na prevenção da decomposição oxidativa do eletrólito e na mitigação dos efeitos corrosivos de espécies como o ácido fluorídrico (HF) e radicais de oxigênio. Essa proteção é vital para manter a integridade estrutural de materiais catódicos de alta voltagem, como óxidos em camadas ricos em níquel, prevenindo transições de fase irreversíveis e perda de capacidade.

O mecanismo por trás da ação protetora do LiDFOB envolve sua participação na formação de um filme robusto de CEI (Interfase de Eletrólito do Cátodo). Cálculos teóricos e dados experimentais, incluindo análises XPS e TOF-SIMS, confirmam que os produtos de decomposição do LiDFOB incorporam boro, flúor e oxigênio, formando um filme altamente estável e eletronicamente isolante. Este filme suprime efetivamente reações colaterais indesejadas, mantendo assim a atividade eletroquímica do cátodo e estendendo sua vida útil operacional, mesmo quando carregado a altas voltagens de corte, como 4,6 V.

Similarmente, no lado do ânodo, o LiDFOB auxilia na formação de uma camada estável de SEI (Interfase de Eletrólito Sólido). Isso é crucial para prevenir a formação de dendritos de lítio e garantir o depósito e a remoção uniformes de lítio. Uma camada SEI estável, frequentemente contendo ligações boro-oxigênio-carbono (B-O-C) e boro-flúor (B-F), reduz significativamente a resistência interfacial e melhora a eficiência culômbica da bateria.

As implicações práticas são substanciais. Baterias que incorporam LiDFOB demonstram melhorias notáveis na retenção de capacidade e na capacidade de resposta, mesmo sob condições exigentes de ciclagem de alta voltagem. Para indústrias focadas no avanço do armazenamento de energia, desde veículos elétricos até aplicações em escala de rede, materiais como o LiDFOB são indispensáveis. Ao fornecer um ambiente estável e protetor para a operação da bateria, o LiDFOB é fundamental para desbloquear todo o potencial de químicas de bateria de alta voltagem, abrindo caminho para soluções de armazenamento de energia mais potentes e duráveis.