Nou electrolit ionic pe bază de lichid, cu conductivitate ridicată și stabilitate electrochimică

Cercetătorii de la Universitatea Xi’an Jiaotong din China au dezvoltat un nou electrolit ionic pe bază de lichid (ILE) care prezintă o conductivitate ridicată, care este de două ori mai mare decât a ILE pur și, de asemenea, construiește o interfază de electrolit solid (SEI) bogat în LiF pentru stabilitate electrochimică.

O lucrare despre munca lor este publicată în Journal of Power Sources .

Bateriile comerciale litiu-ion folosesc în mod obișnuit electroliți de carbonat organic care oferă avantaje precum vâscozitate scăzută, conductivitate ionică ridicată și stabilitate oxidativă bună. Cu toate acestea, volatilitatea și inflamabilitatea lor pot duce cu ușurință la supraîncălzirea localizată a bateriei, care în cele din urmă induce evadare termică, explozii, ardere și alte probleme de siguranță în condiții abuzive.

În plus, deoarece dezvoltatorii de baterii caută să producă baterii cu densitate de energie mai mare, adoptarea anodului de înaltă densitate energetică și a catodului de înaltă tensiune care conțin litiu este crucială. Cu toate acestea, electrolitul carbonat organic prezintă întotdeauna o compatibilitate slabă cu anodul cu densitate mare de energie, ceea ce împiedică serios dezvoltarea bateriilor cu densitate energetică ridicată.

Lichidele ionice (IL) cu o serie de proprietăți dezirabile, cum ar fi neinflamabilitatea, presiunea de vapori neglijabilă, fereastra electrochimică largă și stabilitate electrochimică ridicată prezintă posibilitatea realizării bateriilor cu litiu metalic (LMB) atât cu densitate energetică ridicată, cât și cu siguranță ridicată. Cu toate acestea, vâscozitatea lor relativ mare și conductivitatea ionică scăzută limitează comercializarea electroliților ionici pe bază de lichid (ILE) în LMB.

… în această lucrare, un nou ILE cu conductivitate ionică ridicată și stabilitate electrochimică ridicată a fost proiectat prin utilizarea etil EMC și FEC pentru a facilita mișcarea Li ⁺ și a dezvolta un SEI stabil. Noul ILE a fost preparat prin dizolvarea 1M LiFSI într-un amestec de N-metil-N-propilpirolidiniu bis(fluorosulfonil)imidă (Pyr ₁₃ FSI), EMC și FEC cu un raport de volum de 3:4,9:2,1 (notat ca EF).

Adăugarea de reactivi carbonat reduce în mod remarcabil vâscozitatea, făcând conductivitatea ionică a sistemului EF să fie de aproximativ două ori mai mare decât în ​​sistemul IL pur. În plus, spre deosebire de proprietățile de solvatare ale altor reactivi carbonatați, FEC cu o anumită fluorurare solvată parțial Li ⁺ , crescând indirect coordonarea dintre Li ⁺ și FSI ^– .

Între timp, FEC și FSI _– solvatate se descompun sinergic, producând o descompunere mai profundă, generând astfel un SEI anorganic robust pe bază de LiF pe suprafața metalului de litiu și, în consecință, atingând o eficiență Coulombică (CE) excelentă de stripare/placare cu litiu de 96,3% la 250 de cicluri. . În plus, compatibilitatea superioară față de catozii LiFePO ₄ (LFP) din electrolitul EF are ca rezultat un ciclu foarte stabil al Li/LFP pentru până la 150 de cicluri, cu o reținere a capacității de 93,2 %.

-Xue și colab.