Electrolit cu gaz lichid pentru baterii cu litiu?
Înlocuirea anodului de carbon al celulelor litiu-ion cu litiu metalic ar putea teoretic îmbunătăți densitatea energiei în bateriile reîncărcabile, dar acestea nu au devenit populare, deoarece includerea litiului metalic face ca bateriile să nu fie sigure - mai ales că litiul este predispus la creșterea dendritei , care poate scurtcircuita intern o celulă și poate iniția autodistrugerea exotermică.
Echipa din San Diego, condusă de profesorul Shirley Meng, a arătat că anumiți electroliți cu gaz lichidat pot inhiba creșterea dendritei oferind în același timp o celulă reîncărcabilă eficientă, iar electrolitul permite funcționarea la temperaturi scăzute: -60 ° C, de exemplu, în timp ce Li-ionul convențional celulele nu pot fi încărcate sub 0 ° C - într-adevăr, nu este sigur să îl încercați.
Nu este prima dată când grupul lui Meng a propus astfel de electroliți - a publicat o lucrare în 2017 pe această temă - dar de această dată, atât prin studii experimentale cât și prin calcule, înțelegerea a fost îmbunătățită, rezultând într-o chimie cu performanțe mai bune.
De data aceasta, electrolitul cu gaz lichid este bazat pe fluorometan și include tetrahidrofuran, „care se arată că se coordonează complet cu cationii de litiu și îmbunătățește foarte mult disocierea și transportul sării”, conform „anodului litiu-metal de înaltă eficiență activat de electroliți cu gaz lichefiat” o nouă lucrare despre lucrare, publicată în Joule.
În testele cu jumătate de celulă litiu-metal, echipa raportează eficiența ciclului a anodului de 99,6% pentru 500 de cicluri de încărcare a temperaturii camerei. Acest lucru se compară cu 97,5% raportat în 2017 și, pentru anodii metalici cu litiu cu un electrolit lichid convențional, 85% potrivit cercetătorilor, care au mai spus că majoritatea electroliților convenționali pentru litiu metalic nu vor funcționa sub -20 ° C, în timp ce 98,4% Eficiența ciclului anodului litiu-metal a fost obținută la -60 ° C cu noul sistem.
Eficiența de încărcare a 99,6% a fost obținută la 500μA / cm2 densitatea energiei. Cifre echivalente pentru 1, 3mAh / cm2 sunt 99,4%, respectiv 98,1%. „Atât viteza, cât și performanța ciclului sunt bine menținute de la + 20 ° C până la -60 ° C”, conform hârtiei.
Cel puțin o parte din îmbunătățiri are legătură cu modul în care particulele de litiu se depun pe o suprafață de anod metalic.
Depunerea netedă și compactă a particulelor de litiu pe anodii litiu-metal este raportată cu electrolitul de gaz lichefiat, în comparație cu dendritele asemănătoare acului cu electroliții convenționali.
O măsură a gradului de îngrijire a plăcilor metalice este o porozitate de suprafață. 0,90% porozitatea de suprafață este obținută prin gazul lichefiat, comparativ cu 16,8% cu electrolitul convențional.
„Sunt încrezător că vom dezvolta electroliții de care avem nevoie pentru anodi litiu-metal. Sper că această cercetare inspiră mai multe grupuri de cercetare să ia o privire serioasă asupra electroliților cu gaz lichefiat ", a spus Meng - care a contribuit la un articol" Probleme cheie în împiedicarea unui anod litiu-metal practic "în Tendințele Chimiei.
Credit foto: David Baillot și UC San Diego Jacobs School of Engineering