利用硝酸异山梨酯稳定的锂金属电池

一组研究人员最近在《华尔街日报》发表了一篇论文碳能源调查的可行性使用硝酸异山梨酯(ISDN)代替硝酸锂生产稳定的锂金属电池实际应用的卓越的寿命。

研究:高度可溶有机硝酸锂金属电池添加剂。图片来源:JLStock / Shutterstock.com

背景

电化学储能设备,如可充电电池,扮演着重要的角色在使用能源产生间歇性的可再生能源。高能量密度的设备/电池,锂金属电池等获得相当大的关注由于电动汽车和便携式电子设备的快速发展。

锂金属电池拥有超过400 Wh公斤⁻¹实际能量密度在细胞层面由于低还原电位和3860 mAh的理论比容量高g⁻¹在锂金属阳极。

然而,锂金属电池通常寿命较短,由于金属锂阳极的不稳定,特别是要求/实际条件下,当精益电解质和分别利用阴极。

林_xO_y量包含固态电解质间期(SEI)电解质分解产生的严重影响金属锂阳极稳定通过影响锂沉积行为。然而,SEI引发锂沉积不均匀,因为它通常是异构的性质,导致锂树突的形成

锂树突破解SEI和公开活动锂,导致连续电解质与锂的反应。重复锂枝晶生长、SEI重新配置和SEI断裂导致快速损耗的精益电解质和锂水库有限,最终降低了锂金属电池寿命。

因此,实现同质SEI是统一的锂沉积和制作长周期的关键金属锂电池。SEI同质性可以通过电解液操纵监管。添加剂的使用被认为是一个方便的和有效的方法来提高SEI。

硝酸锂作为祭祀添加剂被广泛使用以保护锂金属阳极溶解聚硫化物。然而,锂硝酸酯电解质的溶解度极低,阻碍了应用硝酸锂在锂金属电池与高压阴极。

尽管增溶剂,如三羟甲基氨基甲烷(pentafluorophenyl)液氟化硼烷和铜(II),被用来提高硝酸锂的溶解度,溶度保持极低的不到0.12年的酯电解质。因此,新添加剂必须确定高度溶于酯电解质和可以确保SEI同质性,实现稳定的锂金属阳极。

这项研究

在这项研究中,研究人员使用ISDN,有机硝酸作为添加剂代替硝酸锂和调查其有效性在稳定锂金属阳极。锂金属,聚乙烯(PE)分隔符,铜箔,碳酸二甲酯(DMC)、氟乙烯树脂碳酸盐(FEC),锂方法,ISDN, 13毫米利尼_0.5有限公司_0.2锰_0.3O₂(NCM523)阴极作为本研究的起始原料。欧洲杯足球竞彩金属锂在铜箔卷,然后打到15毫米磁盘。

严格检验电池循环(CT检测——4008 t)是用来执行的电化学测量对称50μm锂| 50μm锂电池,600μm |铜锂电池,铜| NCM523细胞,和锂| NCM523细胞。一个2025型硬币电池作为电池在电化学测试配置。

循环伏安法(CV)测试和电化学阻抗谱(EIS)进行使用Solartron 1470 e电化学工作站。手套箱的离子电导率决定使用雷克斯电导仪。

7.0×4.0厘米²李|利尼_0.8有限公司_0.1锰_0.1O₂(NCM811)囊细胞与50μm锂箔在干燥的室内合成−40°C。阴极面积容量是5.6 mAh厘米⁻²每一面。阳极和阴极都堆在layerwise方式使用PE分离器。囊细胞评估在0.1摄氏度。

使用扫描电子显微镜(SEM)观察金属锂阳极形态。锂方法在DMC /选举委员会是用作基础电解液由于其在锂金属电池的性能优越。

这项研究的意义

ISDN的使用有效地解决这一问题的低溶解度的硝酸锂酯电解质添加剂和SEI同质性明显增加,稳定的锂金属阳极。

ISDN与硝酸盐和有机组织显示3.3的高溶解度酯电解质/选举委员会/ DMC由于良好的有机组织出现在ISDN分子之间的兼容性和酯溶剂。林_xO_y量丰富的生成SEI由于有利的反应之间的锂金属阳极和ISDN,这提高了锂沉积均匀性。

在实际条件下,锂| NCM523电池ISDN添加剂表现出优越的寿命比80年155次循环显示的控制电池基于能力保留80%。5.4与ISDN显示439 Wh公斤啊囊细胞⁻¹最初的特定能量和寿命50周期保留62.5%的能力。

总而言之,这项研究的结果显示了使用ISDN的可行性作为高度可溶有机添加剂制造稳定的锂金属电池通过克服的局限性现有硝酸锂添加剂。

源

张,问。张,Y。、张X.-Q。等。高度可溶有机硝酸锂金属电池添加剂。碳能源2022年。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cey2.28

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