Recentemente, os EUA Pacific Northwest National Laboratory PNNL postou em seu site oficial uma mensagem pesada, de acordo com o relatório PNNL desenvolvido um metal eletrólito da bateria de lítio de alta performance, metal de lítio pode ser aumentada mais de sete vezes a vida útil da bateria, representação PNNL o projeto no âmbito do programa 'Battery500 consórcio', que é projetado para desenvolver mais de três vezes a corrente da bateria de iões de lítio de alta confiabilidade, longa vida e baixo de lítio custo da bateria de metal específico de energia, de modo que a energia específica da bateria atinge 500Wh / kg acima. no entanto, muitos puts mídia domésticos interpretados como 'PNNL desenvolvido um eletrólito, para que a vida da bateria aumentou sete vezes', não mencionou a bateria de lítio metálico, é claro que há suspeita de enganar os leitores.
A capacidade específica teórica do eléctrodo de lítio e 3860mAh / g, apenas uma -3.04V potencial (vs eléctrodo padrão de hidrogénio), é um material de eléctrodo negativo ideal, lítio metálico eléctrodo negativo, mas há uma falha fatal, mas - para dendrite de lítio de metal solução de problemas de dendrites de lítio têm sido propostas várias soluções, o electrólito é um método de optimização comum, por adição de algum composto contendo F na solução electrolítica, por exemplo, (C2H5) 4NF (IC) 4, carbonato de etileno fluorado outros metais Li pode melhorar significativamente a estabilidade da superfície da película do SEI, a elevada concentração de sal de Li é também provou ser um método muito eficaz, por exemplo, uma elevada concentração de LiTFSI electrólito pode inibir significativamente o crescimento das dendrites de lítio bateria Li-S. Embora os eletrólitos de alta concentração sejam benéficos para melhorar o desempenho dos ânodos metálicos de Li, eles também têm efeitos negativos, como aumento da viscosidade do eletrólito, redução da condutividade iônica e aumento dos custos com eletrólitos.
Recentemente, a US Pacific Northwest National Laboratory da PNNL Shuru Chen et al propuseram uma solução diluída parcial é adicionada a uma porção do diluente electroquimicamente estável em concentração elevada no electrólito, o sal electrólito não se dissolve Li entre estes diluentes, mas concentrações elevadas de solvente na solução electrolitica, mas podem ser mutuamente solúvel com um diluente, e o electrólito é o 'diluição' que formam uma região de alta concentração localizada e a região de baixa concentração localmente, para desse modo reter concentrações elevadas o caso das excelentes características do electrólito, o electrólito para resolver o problema da elevada concentração. sob a orientação deste conceito, Shuru Chen e outros electrólitos concebido para trabalhar em um metal estável sistemas de ânodo e cátodo 4V Li, bom inibindo o crescimento de um eléctrodo negativo de Li de dendrites, a vida de ciclo de metal Li / NCM111 melhorar a bateria 7 vezes ou mais, melhorando grandemente a utilidade da metálicos baterias de Li.
experimento Shuru Chen usando o éter (BTFE) de bis (2,2,2-trifluoroetil) de 5,5M solução de electrólito LiFSI / DMC foi diluída para obter um diluído parcialmente diferente concentrações de electrólitos LiFSI. A imagem mostra a diferente electrólise líquido Li / Cu gráfico de comparação da eficiência de Coulomb da bateria, pode ser visto a partir da FIG eficiência coulombica solução de electrólito 1.2M LiFSI / DMC é muito baixo, apenas cerca de 9%, se a concentração para aumentar a eficiência coulombica LiFSI 5.5M, bateria imediatamente ela aumentou para 99,2%, mostrando uma alta concentração de metal de solução de electrólito Li LiFSI para melhorar o desempenho do eléctrodo negativo tem um efeito significativo quando adicionado ao electrólito em porções BTFE, mesmo para reduzir a concentração de 2,5 M e 1,2 M ainda LiFSI possível manter uma elevada eficiência coulombica (99,5%, respectivamente, e pode atingir 99,2%), indicando que a solução electrolítica foi diluída para inibir o crescimento das dendrites locais Li aumentar a eficiência coulombica ter um efeito significativo.
SEM imagens de eléctrodo depois de circulação do electrólito sob gráfico diferente (Fig. A, E é o LiPF6 electrólito convencional, a figura b, f é 1.2MLiFSI / DMC, a FIG c, g de 5.5M LiFSI / DMC electrólito FIG d , h é 1.2M LiFSI / DMC-BTFE solução), que pode ver a partir da figura no electrólito 1.2M LiPF6 convencional na solução electrolítica e LiFSI de metal Li exibe estado solto, poroso, e juntamente com o ramo Li de crescimento de cristal, mas a diluição parcial 1.2M eléctrodo electrólito LiFSI / DMC-BTFE podemos observar o principal Li atinge um diâmetro de cerca de 5um partículas, sem crescimento de dendrites Li da secção transversal dos eléctrodos nós diferentes electrólitos também pode ver um efeito negativo sobre o metal Li, a espessura do eléctrodo em 1,2M LiFSI / DMC-BTFE electrólito é significativamente mais baixo do que outra ânodo de metal Li no electrólito (a mesma densidade de área), indicando que o local de eléctrodo negativo diluído electrólito Li metálico capaz de formar uma estrutura densa, reduzindo assim a incidência de efeitos colaterais, melhorar o ciclo de vida e a eficiência coulombica.
A fim de verificar a estabilidade da solução electrolítica em um sistema de alta tensão, Shuru Chen Li metal como um eléctrodo negativo, NMC111 um material de eléctrodo positivo (2mAh / cm2, 4.3V) células completos produzidos abaixo mostra uma célula completa com a solução electrolítica de diferente a eficácia electroquímica a partir da figura, podemos ver uma taxa de carga-descarga inferior de 1C, uma bateria electrólito convencional tem um rápido aumento na polarização, declínio vida cair rapidamente fenómeno (100 ciclos, a taxa de retenção foi de 40% da capacidade ). Enquanto concentrações elevadas de 5.5M LiFSI / DMC electrólito vai certamente contribuir para melhorar a eficiência de Coulomb Li metálico negativo, mas ainda estão em circulação registaram um aumento contínuo na polarização e capacidade de diminuir para baixo fenómeno, a taxa de retenção de capacidade de 100 ciclos finais apenas cerca de 76%, o que pode ser devido a excessivas Li resultados da concentração em sal de um aumento da viscosidade do electrólito, a condutividade iónica diminui devido a uma má capacidade de humedecimento. solução electrolítica foi diluída localmente exibe um excelente ciclo de desempenho na circulação (300 ciclos, a taxa de retenção de capacidade de 95%, 700 taxa de retenção de capacidade de ciclo> 80%).
Estudos sobre o mecanismo de solução de electrólito acima descrito foi encontrado, e a força entre o LiFSI BTFE ser significativamente mais fraca do que a força entre a LiFSI e DMC, DMC e, portanto, mais provável de ocorrer LiFSI solvente de reacção, a qual é formada no electrólito elevadas concentrações locais de região LiFSI-DMC, para assegurar que o desempenho de metálicas baterias de Li. Além disso BTFE foi adicionado depois de parte de Li + pode ser aumentada a capacidade de difusão, a capacidade para reduzir a difusão de uma concentração elevada de FSI- LiFSI-DMC, melhorando assim a solução electrolítica taxa de desempenho. fronteira teoria orbital de cálculo será exibido no DMC FSI- decomposto em primeiro lugar na superfície do eléctrodo negativo, o que resulta num teor mais elevado do filme SEI LiF, Li ânodo metálico para estabilizar a interface com o electrólito, para melhorar a estabilidade do ciclo de metálicas baterias de Li .
ShuruChen et al de uma perspectiva única, pelo método de diluição tópica, para manter a concentração local elevada de sal de Li na região de baixa concentração de electrólito, não apenas as vantagens do fazer consiste em manter uma alta concentração de sal de Li na inibição do crescimento de dendrites de Li, vantagens aumentar a eficiência coulombica de célula de metal Li, mas também para evitar a alta concentração de electrólito de alta viscosidade, baixa condutividade iónica, e a desvantagem do custo elevado, para conseguir uma Li / NMC 700 células estabilidade ciclismo realização importante para o desenvolvimento de mais elevada do que 2. A capacidade de aumentar a gama de cruzeiros de veículos elétricos com baterias de metal de lítio é de grande importância.
