مؤخرا، نشرت PNNL المختبر الوطني الأمريكي شمال غرب المحيط الهادئ على موقعها الالكتروني الرسمي رسالة الثقيلة، وفقا لتقرير وضعت PNNL عالية الأداء البطارية بالكهرباء معدن الليثيوم، والليثيوم معدن يمكن زيادة أكثر من سبعة أضعاف عمر البطارية، PNNL التمثيل المشروع في إطار برنامج "Battery500 كونسورتيوم"، الذي يهدف إلى تطوير أكثر من ثلاثة أضعاف الحالية من بطارية ليثيوم أيون من موثوقية عالية، وحياة طويلة وانخفاض الليثيوم تكلفة البطارية المعدنية طاقة محددة، بحيث الطاقة المحددة للبطارية تصل 500Wh / كغ أعلاه. ومع ذلك، فإن العديد من يضع وسائل الإعلام المحلية تفسر على أنها "وضعت PNNL المنحل بالكهرباء، بحيث زاد عمر البطارية سبع مرات، لم يذكر بطارية ليثيوم المعادن، فمن الواضح أن هناك اشتباه في تضليل القراء.
قدرة محددة النظرية من القطب الليثيوم و3860mAh / ز، سوى -3.04V إمكانية (مقابل القطب الهيدروجين قياسي)، هو مثالية مادة القطب السالب، والليثيوم معدن القطب السالب ولكن هناك عيب قاتل، ولكن - للالتغصنات معدن الليثيوم حل المشاكل الليثيوم التغصنات وقد اقترحت حلول مختلفة، بالكهرباء هو الأسلوب الأمثل المشترك، وذلك بإضافة بعض مجمع F التي تحتوي في حل كهربائيا، على سبيل المثال، (C2H5) 4NF (HF) 4، المفلورة كربونات الاثيلين المعادن الأخرى لي يمكن أن تحسن بشكل كبير في استقرار سطح الفيلم SEI، يثبت نسبة عالية من الملح لي أيضا أن يكون طريقة فعالة جدا، على سبيل المثال، على نسبة عالية من LiTFSI بالكهرباء يمكن أن تمنع بشكل ملحوظ في نمو لي-S التشعبات بطارية ليثيوم. على الرغم من أن نسبة عالية من بالكهرباء يساعد على رفع لي المعادن أداء القطب السالب، ولكن سيكون له تأثير سلبي، على سبيل المثال، بزيادة الحل الكهربائي في اللزوجة، وانخفاض الموصلية الأيونية، ولكن أيضا زيادة تكلفة الحل كهربائيا.
في الآونة الأخيرة، شمال غرب مختبر PNNL الوطني الأميركية في المحيط الهادي Shuru تشن وآخرون المقترحة يضاف محلول مخفف جزئي لجزء من مخفف مستقر electrochemically في تركيز عال في المنحل بالكهرباء، والملح المنحل بالكهرباء لا يحل لي بين هذه منظفة، ولكن على تركيزات عالية من المذيب في المحلول الكهربائي ولكن يمكن أن تكون قابلة للذوبان متبادلة مع مخفف، وبالكهرباء هو "التخفيف" تشكيل منطقة التركيز العالي المحلية وانخفاض المنطقة تركيز محليا، وبالتالي الإبقاء على تركيزات عالية حالة من الخصائص الممتازة للبالكهرباء، والكهارل لإيجاد حل لمشكلة تركيز عال. بتوجيه من هذا المفهوم، Shuru تشن والشوارد أخرى مصممة للعمل في معدن مستقر الأنود والكاثود أنظمة 4V لي، وحسن تثبيط نمو القطب السالب من لي التغصنات، ودورة الحياة من المعدن لي / NCM111 تعزيز البطارية 7 مرات أو أكثر، وتحسين كبير فائدة المعدنية بطاريات ليثيوم.
تم تخفيفه Shuru تشن التجربة باستخدام مكرر (2،2،2-trifluoroethyl) الأثير (BTFE) من 5.5M LiFSI / DMC حل بالكهرباء للحصول على المخفف جزئيا LiFSI تركيزات بالكهرباء مختلفة. وتظهر الصورة الكهربائي مختلفة السائل لي / النحاس مقارنة الرسم كفاءة coulombic للبطارية، ويمكن أن ينظر إليه من FIG كفاءة coulombic 1.2M LiFSI / DMC حل بالكهرباء منخفضة جدا، فقط حوالي 9٪، إذا كان تركيز لزيادة كفاءة coulombic LiFSI 5.5M، البطارية على الفور وارتفعت إلى 99.2٪، مما يدل على نسبة عالية من المعادن لي LiFSI حل بالكهرباء لتعزيز أداء القطب السالب له تأثير كبير عندما تضاف إلى بالكهرباء في أجزاء BTFE، حتى للحد من تركيز ل2.5M وLiFSI لا يزال 1.2M ممكن للحفاظ على كفاءة عالية coulombic (99.5٪ على التوالي، ويمكن أن تصل إلى 99.2٪)، مشيرا إلى أن حل كهربائيا تم تخفيفه لمنع نمو التشعبات لي المحلية زيادة كفاءة coulombic يكون لها تأثير كبير.
SEM الصور الكهربائي بعد تداول بالكهرباء تحت الرسم البياني مختلفة (FIG. A، e هي LiPF6 بالكهرباء التقليدية، FIG ب، و هي 1.2MLiFSI / DMC، FIG ج، ز من 5.5M LiFSI / DMC بالكهرباء FIG د ، h غير 1.2M LiFSI / DMC-BTFE الحل)، يمكننا أن نرى من هذا الرقم في بالكهرباء 1.2M LiPF6 التقليدية في حل كهربائيا وLiFSI المعادن لي يسلك فضفاضة، والدولة التي يسهل اختراقها، وجنبا إلى جنب مع فرع لي نمو البلورات، ولكن التخفيف الجزئي المنحل بالكهرباء القطب 1.2M LiFSI / DMC-BTFE يمكننا أن نلاحظ لى الرئيسي يصل قطرها حوالي 5um من الجسيمات، مع عدم وجود نمو التغصنات لي من المقطع العرضي للأقطاب نحن يمكن الشوارد مختلفة أيضا أن نرى تأثير سلبي على المعدن لي، سمك القطب في 1.2M LiFSI / DMC-BTFE بالكهرباء هو أقل بكثير من الأنود الآخرين لي المعادن في الكهارل (نفس الكثافة المساحية)، مشيرا إلى أن المحلية المخفف المنحل بالكهرباء لي معدن القطب السالب قادرة على تشكيل بنية كثيفة، مما يقلل من حدوث آثار جانبية، وتحسين دورة الحياة والكفاءة coulombic.
من أجل التحقق من الاستقرار من الحل الكهربائي في نظام الضغط العالي، Shuru تشن لي المعادن باعتبارها القطب السالب، NMC111 مادة القطب الموجب (2mAh / CM2، 4.3V) خلايا كاملة أنتجت أدناه يوضح خلية كاملة باستخدام حل كهربائيا المختلفة أداء الكهروكيميائية من الشكل يمكننا أن نرى انخفاض معدل المسؤول عن تصريف من 1C، وبطارية بالكهرباء التقليدية لديها الزيادة السريعة في الاستقطاب، وانخفاض متوسط عمر تنخفض بسرعة الظاهرة (100 دورات، وكان معدل البقاء قدرة 40٪ ). وبينما تركيزات عالية من 5.5M LiFSI / DMC بالكهرباء ستساعد بالتأكيد على تعزيز لى المعادن السلبية كفاءة كولوم، ولكن لا تزال في التداول شهدت زيادة مستمرة في الاستقطاب والقدرة الانخفاض أسفل الظاهرة، النهائي 100 دورات معدل البقاء قدرة فقط حوالي 76٪، والتي قد تكون بسبب الإفراط لي النتائج تركيز الملح في زيادة اللزوجة المنحل بالكهرباء، ويقلل من الموصلية الأيونية بسبب سوء بلل. حل كهربائيا وقد تضعف محليا يسلك الأداء الممتاز دورة في الدورة الدموية (300 دورات، ومعدل البقاء قدرة 95٪، و 700 معدل البقاء قدرة دورة> 80٪).
وقد وجدت الدراسات الآلية على حل بالكهرباء المبين أعلاه، والقوة بين LiFSI BTFE يكون أضعف بكثير من قوة بين LiFSI وDMC، مدينة دبي للإعلام، وبالتالي أكثر عرضة للتحدث LiFSI رد فعل المذيبات، والتي تتشكل في بالكهرباء تركيزات المحلية عالية من المنطقة LiFSI-DMC، لضمان أداء معدنية بطاريات ليثيوم. وأضيف بعد جزءا من لي + مزيد من BTFE يمكن تعزيز قدرة نشرها، والقدرة على الحد من انتشار تركيز عال من FSI- LiFSI-DMC، وبالتالي تحسين الحل كهربائيا سيتم عرض معدل الأداء. الحدود النظرية المدارية للحساب على FSI- DMC متحللة لأول مرة على سطح القطب السالب، مما أدى إلى ارتفاع محتوى الفيلم SEI الليثيوم، الأنود المعدن لي لتحقيق الاستقرار في التفاعل مع بالكهرباء، لتعزيز الاستقرار حلقة معدنية بطاريات ليثيوم .
ShuruChen وآخرون من وجهة نظر فريدة من نوعها، من خلال طريقة التخفيف الموضعي، إلى الإبقاء على تركيز المحلية عالية من الملح لى فى منطقة تركيز منخفض في المنحل بالكهرباء، وليس فقط فوائد القيام بذلك هي المحافظة على نسبة عالية من الملح لي في تثبيط نمو التغصنات لي، مزايا زيادة كفاءة coulombic من الخلايا لى المعادن، ولكن أيضا لتجنب تركيز عال من بالكهرباء عالية اللزوجة، وانخفاض الموصلية الأيونية، والحرمان من التكلفة العالية، لتحقيق لي / NMC 700 خلية الاستقرار الدراجات إنجازا كبيرا لتطوير أعلى من 2. إن القدرة على زيادة المدى المبحر للمركبات الكهربائية مع بطاريات الليثيوم المعدنية ذات أهمية كبيرة.
