Električna vozila, veliko skladištenje energije, polarna istraživanja i istraživanje dubokog svemira postavili su veće zahteve za gustinu energije i performanse na niskim temperaturama baterija za skladištenje energije. Poslednjih godina, litijum-metalne baterije sa visokim specifičnim kapacitetom litijum-metalne anode postale su jedna od najperspektivnijih baterija visoke gustine energije.
Međutim, u karbonatnim elektrolitima, molekuli rastvarača snažno interaguju sa Li + , što posledično ometa migraciju Li + i stabilnost interfejsa litijum metala. Ovo ograničenje ograničava primenu litijum metalnih baterija u okruženjima sa niskim temperaturama.
Istraživački tim predvođen prof. Li Fengom sa Instituta za istraživanje metala Kineske akademije nauka predložio je novu strategiju dizajna elektrolita za regulisanje energije vezivanja kiseonika u rastvaraču kako bi se postigle izuzetne performanse litijum metalnih baterija čak i pod niskim temperaturama. temperaturni uslovi.
Ovaj rad je objavljen kao dopunski naslovni članak u časopisu Američkog hemijskog društva.
U ovoj studiji, utvrđeno je da je energija vezivanja kiseonika u rastvaraču usko povezana sa jonskom koordinacijom i međufaznim transportom. Razjašnjen je uticaj različitih veza kiseonika, kao što su sulfon (S=O), estar (C=O) i etar (C–O) na strukturu i temperaturnu prilagodljivost elektrolita.
Ekstenzivnim skriningom odabrani su etarski rastvarači na bazi tetrahidrofurana sa slabom vezom kiseonika. Na osnovu toga, interakcija između Li + i rastvarača je dodatno oslabljena vodoničnim vezom između fluorovanog rastvarača i molekula etarskog rastvarača.
Ova strategija značajno ubrzava proces desolvatacije Li + i smanjuje neželjene efekte rastvarača na međufazni transport i stabilnost. Litijum metalne baterije su pokazale visoku reverzibilnost sa 100% zadržavanjem kapaciteta nakon 150 ciklusa na sobnoj temperaturi, -20℃ i -40℃.
Ovo je jedna od najstabilnijih niskotemperaturnih litijum metalnih baterija prijavljenih u literaturi. Praktična baterija nivoa Ah je pokazala odlične performanse sa ovim novim elektrolitom, a ova strategija pruža novi pristup razvoju elektrolita za baterije na niskim temperaturama.
Više informacija: Nan Piao et al, Dizajniranje solvatiranih elektrolita neosetljivih na temperaturu za niskotemperaturne litijum-metalne baterije, Journal of the American Chemical Societi (2024). DOI: 10.1021/jacs.4c01735
Istražite dalje
