La doppia strategia con solvatazione agli ioni di litio e interfase con elettrolita solido migliora la stabilità dell'anodo di litio metallico

Doppia strategia per migliorare l’efficienza di LMA Coulombic. Credito: ZHU Shengdong

Il litio metallico è un anodo ideale per batterie ricaricabili ad alta densità di energia grazie al suo basso potenziale elettrochimico e all’elevata capacità teorica. Tuttavia, il ciclo dell’anodo di litio metallico (LMA) è limitato dall’interfase di elettrolita solido (SEI) irregolare e dall’interfase di elettrolita solido instabile.

Recentemente, un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Chen Jian del Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) dell’Accademia cinese delle scienze (CAS) ha sviluppato una doppia strategia con la solvatazione degli ioni di litio e la regolazione SEI per stabilizzare l’anodo di litio metallico. Il loro studio è stato pubblicato in Materiali per l’accumulo di energia l’8 ottobre

I ricercatori hanno utilizzato 1,3-diossolano (DOL) e 1,2-dimetossietano (DME) come solvente, miscelando separatamente con etere fluorurato (TTE), per studiare l’effetto dei solventi per la loro solvatazione ed elettrochimica in elettroliti localizzati ad alta concentrazione (LHCE).

Hanno scoperto che la capacità di solvatazione debolmente del DOL ha indebolito l’interazione degli ioni di litio con i solventi, ma ha migliorato la capacità di coordinazione con gli anioni. Quindi, DOL-TTE ha formato una struttura di solvatazione unica che differiva dalle miscele DME-TTE.

Una piccola quantità di TTE potrebbe rimodellare drasticamente la struttura di coordinamento degli ioni di litio in DOL mentre non potrebbe funzionare in DME. Con l’aumento delle aggiunte di TTE nelle miscele DOL-TTE, gli aggregati ionici sono diventati la configurazione di solvatazione dominante, facilitando una maggiore SEI derivata da anioni e una morfologia priva di dendriti.

Inoltre, il altamente coordinato Li+ la solvatazione dell’elettrolita DOL-TTE (1: 2) potrebbe limitare la dissoluzione e la perdita di LiPS nelle celle Li-SPAN, ottenendo un’elevata efficienza coulombiana del 99,77% e una ritenzione della capacità del 92 percento dopo 100 cicli.

“Questo lavoro ha rivelato l’effetto solvente per la partecipazione positiva alla guaina di solvatazione primaria agli ioni di litio e la costruzione di SEI, fornendo una nuova possibilità per lo sviluppo di elettroliti LMA”, ha affermato il prof. Chen.


Articolo precedenteL’algoritmo guida in modo sicuro ed efficiente gli aghi chirurgici curvi all’interno del corpo
Articolo successivoGli australiani dicono di essere più conformi al COVID dei loro coetanei