El carbonato de dimetilo (DMC), el carbonato de etilo y metilo (EMC) y el carbonato de dietilo (DEC) difieren principalmente en sus temperaturas de transición como sustancias puras, fluidez y volatilidad. EMC y DEC puros solidifican a temperaturas inferiores a DMC; cerca de temperatura ambiente, DMC suele ser más volátil. Tras mezclar y añadir sales de litio, composición global y temperatura modifican de nuevo el líquido. El electrolito debe evaluarse en las condiciones previstas.
Comparación de propiedades de DMC, EMC y DEC puros
| Producto puro | Punto de fusión de referencia (°C) | Evaporación a temperatura ambiente similar | Nota para comparar |
|---|---|---|---|
| DMC | 4,65 | Suele ser el más volátil de los tres | Mayor temperatura de transición del producto puro |
| EMC | ≤ −53 | Suele situarse entre DMC y DEC | Intervalo líquido a baja temperatura más amplio en estado puro |
| DEC | −43 | Suele ser el más lento de los tres | Sigue requiriendo prevención de incendios y control de composición |
Nota de la tabla: los puntos de fusión proceden de la tabla de propiedades generales de sustancias puras de Mitsui Fine Chemicals; ≤ indica el límite superior del punto de fusión de EMC. Son referencias de terceros, no especificaciones de entrega de Lixing. La comparación de evaporación supone temperaturas ambiente similares y la misma exposición; la velocidad real también cambia con la composición de la mezcla.
Baja temperatura: no cristalizar es solo el primer paso
El carbonato de dimetilo (DMC), el carbonato de etilo y metilo (EMC) y el carbonato de dietilo (DEC) puros solidifican de manera distinta. EMC y DEC puros tienen temperaturas de solidificación inferiores a DMC, pero la cristalización de mezclas con sal depende de toda la composición y no conserva necesariamente ese orden.
Aunque la mezcla no cristalice, enfriar puede aumentar viscosidad y ralentizar los iones. También pueden ralentizarse las reacciones del litio en la superficie del electrodo. Seguir líquido, mantener conductividad útil y suministrar la potencia requerida son tres preguntas progresivamente más completas.
La proporción de carbonato de etileno (EC), la concentración de sal y los aditivos también cambian el resultado. Al comparar formulaciones, hay que separar el efecto de sustituir disolvente del de modificar simultáneamente otros componentes.
Conductividad: cantidad de iones y movilidad actúan conjuntamente
La conductividad describe la capacidad del líquido para conducir corriente. La sal aporta iones y el disolvente afecta a disociación, interacciones y movimiento. Una baja viscosidad suele favorecer la migración, pero si disminuyen los iones que conducen eficazmente, la conductividad no necesariamente aumenta.
Por tanto, comparar electrolitos con DMC, EMC o DEC exige indicar, a la misma temperatura, sal, concentración y composición del resto de disolventes. Tampoco deben confundirse proporciones en masa y volumen. Mayor conductividad no garantiza mejores ciclos, porque interfases y reacciones secundarias también afectan a la batería.
Volatilidad: afecta a pérdidas y también a composición
A temperaturas ambiente similares y con la misma exposición, DMC suele evaporarse con mayor facilidad que EMC y DEC, mientras DEC lo hace más despacio. Sus puntos de ebullición atmosféricos también aumentan en ese orden. El punto de ebullición define una condición de ebullición, no una frontera por debajo de la cual no hay evaporación. Esta también depende de presión de vapor, ventilación, superficie y composición.
Si los componentes evaporan a velocidades diferentes, no solo se pierde cantidad total: puede cambiar la proporción original. Cierre del sistema y temperatura de operación afectan a pérdidas y a la consistencia de mezclas posteriores.
DMC, EMC y DEC requieren atención al riesgo de inflamabilidad. Evaporarse despacio no significa no arder. Siguen siendo necesarias ventilación, control de fuentes de ignición y medidas antiestáticas adecuadas.
Por ejemplo, si una mezcla de DMC y DEC pierde material por evaporación durante el traslado, la composición del vapor no tiene por qué coincidir con la del líquido original. Cuando DMC pasa preferentemente al gas, el líquido restante se enriquece relativamente en DEC. Aunque después se pese la misma masa total, pueden incorporarse proporciones distintas. Primero deben identificarse pérdida y cambio de composición; la masa faltante por sí sola no determina qué disolvente añadir.
Referencias
Mitsui Fine Chemicals: propiedades y usos de productos de carbonato
HSE: uso y manipulación seguros de líquidos inflamables; explicación general de riesgos