به تازگی، شمال غربی اقیانوس آرام ملی ایالات متحده PNNL آزمایشگاه ارسال شده در وب سایت رسمی خود یک پیام سنگین، بر اساس این گزارش PNNL توسعه یک عملکرد بالا فلزی الکترولیت باتری لیتیوم، فلز لیتیوم را می توان افزایش بیش از هفت بار عمر باتری، نمایش PNNL پروژه تحت برنامه Battery500 کنسرسیوم، طراحی شده است به منظور توسعه بیش از سه برابر جریان از باتری لیتیوم یون از قابلیت اطمینان بالا، عمر طولانی و هزینه لیتیوم انرژی خاص باتری فلز پایین، به طوری که انرژی خاص از بسته باتری 500Wh / کیلوگرم می رسد بالا. با این حال، بسیاری از رسانه های داخلی قرار می دهد تفسیر به عنوان «PNNL توسعه یک الکترولیت، به طوری که عمر باتری افزایش هفت بار، آیا باتری لیتیوم فلزی اشاره نمی کند، روشن است که شک را به گمراه خوانندگان وجود دارد.
ظرفیت خاص نظری الکترود لیتیوم و 3860mAh / گرم، تنها -3.04V بالقوه (در مقابل الکترود هیدروژن استاندارد)، یک ایده آل مواد الکترود منفی، لیتیوم فلزی الکترود منفی است اما یک نقص کشنده وجود دارد، اما - فلز دندریت لیتیوم راه حل مشکلات لیتیوم دندریت راه حل های مختلف پیشنهاد شده است، الکترولیت یک روش بهینه سازی معمول است، با اضافه کردن برخی ترکیب F-حاوی در محلول الکترولیت، برای مثال، (C2H5) 4NF (HF) 4، کربنات اتیلن فلوئوردار فلز دیگر لی به طور قابل توجهی می تواند به بهبود ثبات سطح فیلم SEI، غلظت بالای نمک لی نیز ثابت می شود یک روش بسیار موثر برای مثال، غلظت بالایی از الکترولیت LiTFSI قابل توجهی می تواند مانع از رشد لی-S دندریت باتری لیتیوم. اگر چه غلظت بالایی از الکترولیت منجر به بلند کردن عملکرد الکترود منفی لی فلز است، اما تأثیر منفی خواهد گذاشت، برای مثال، افزایش راه حل های الکترولیتی در ویسکوزیته دارند، کاهش هدایت یونی، بلکه هزینه از راه حل های الکترولیتی را افزایش دهد.
به تازگی، شورو چن و همکاران ایالات متحده شمال غربی اقیانوس آرام آزمایشگاه ملی PNNL پیشنهاد یک راه حل رقیق جزئی به بخشی از رقیق کننده الکتروشیمیایی در غلظت بالا در الکترولیت پایدار اضافه، نمک الکترولیت کند لی حل نیست در میان این رقیق کننده، اما غلظت بالایی از حلال در محلول الکترولیت اما می تواند متقابلا با یک رقیق کننده محلول در آب، و الکترولیت، رقت، تشکیل یک منطقه با غلظت بالا محلی و منطقه غلظت کم به صورت محلی است، در نتیجه به حفظ غلظت های بالا مورد از ویژگی های بسیار عالی از الکترولیت، الکترولیت به حل این مشکل از غلظت بالا. تحت هدایت این مفهوم، شورو چن و الکترولیت دیگر طراحی شده برای کار در یک فلز پایدار آند و کاتد سیستم 4V لی، خوب مهار رشد یک الکترود منفی لی دندریت، زندگی چرخه فلز لی / NCM111 افزایش باتری 7 بار یا بیشتر، تا حد زیادی بهبود سودمندی فلز باتری های لیتیوم.
آزمایش شورو چن با استفاده از بیس (2،2،2-trifluoroethyl) اتر (BTFE) از 5.5M محلول الکترولیت LiFSI / DMC برای به دست آوردن غلظت الکترولیت های مختلف تا حدی رقیق LiFSI رقیق شد. تصویر الکترولیز مختلف نشان می دهد مایع لی / مس جدول مقایسه بهره وری کولمبیک (coulombic) از باتری، می توان از نظر بهره وری کولمبیک (coulombic) 1.2M LiFSI / DMC محلول الکترولیت دیده بسیار کم، تنها حدود 9 درصد است، اگر غلظت برای افزایش بهره وری کولمبیک (coulombic) LiFSI 5.5M، باتری بلافاصله آن را به 99.2 درصد افزایش یافته است، نشان دادن غلظت بالایی از فلز محلول الکترولیت لی LiFSI برای افزایش عملکرد الکترود منفی دارای اثر قابل توجهی که به الکترولیت در بخش BTFE اضافه شده، حتی به کاهش غلظت به 2.5M و LiFSI هنوز 1.2M ممکن است به حفظ بهره وری کولمبیک (coulombic) بالا (99.5٪ بود، و می تواند 99.2٪ برسد)، نشان می دهد که راه حل های الکترولیتی به مهار رشد دندریت محلی لی افزایش بهره وری کولمبیک (coulombic) دارای اثر قابل توجهی رقیق شد.
SEM تصاویر الکترود پس از گردش الکترولیت تحت نمودار مختلف (شکل A، e، یک LiPF6 الکترولیت معمولی، شکل ب، ج 1.2MLiFSI / DMC، انجیر C، G از 5.5M LiFSI / DMC الکترولیت است د است ، ساعت 1.2M LiFSI / DMC-BTFE راه حل) است، ما می توانیم از این رقم در متعارف الکترولیت 1.2M LiPF6 در محلول الکترولیت و LiFSI فلزی لی نمایشگاه شل، دولت متخلخل را ببینید، و همراه با شاخه لی رشد بلور، اما رقت جزئی الکترولیت الکترود 1.2M LiFSI / DMC-BTFE ما می توانیم لی اصلی مشاهده قطر حدود 5um ذرات می رسد، با لی رشد دندریت از مقطع از الکترود ما الکترولیت های مختلف نیز می تواند اثر منفی بر روی فلز لی، ضخامت الکترود در 1.2M LiFSI / DMC-BTFE الکترولیت است به طور قابل توجهی پایین تر از سایر آند فلزی لی در الکترولیت (که تراکم یکسان)، نشان می دهد که محلی رقیق الکترولیت فلزی لی الکترود منفی قادر به تشکیل یک ساختار متراکم، در نتیجه کاهش بروز عوارض جانبی، بهبود چرخه عمر و کارایی کولمبیک (coulombic).
به منظور بررسی ثبات از راه حل های الکترولیتی در یک سیستم ولتاژ بالا، شورو چن لی فلز به عنوان یک الکترود منفی، NMC111 مواد الکترود مثبت (2mAh / cm2 به، 4.3V) سلول کامل تولید زیر نشان می دهد یک سلول کامل با استفاده از راه حل الکترولیتی مختلف عملکرد الکتروشیمیایی از شکل ما می توانیم یک نرخ شارژ و دشارژ پایین تر از 1C را ببینید، یک باتری الکترولیت معمولی دارای یک افزایش سریع در قطبش، کاهش طول عمر به سرعت در حال پدیده رها (100 چرخه، نرخ حفظ ظرفیت 40٪ بود ). در حالی که غلظت بالایی از الکترولیت 5.5M LiFSI / DMC قطعا کمک خواهد کرد به منظور افزایش لی فلز منفی بهره وری کولن، اما هنوز هم در گردش خون دیده افزایش مداوم در قطبش و ظرفیت کاهش پایین پدیده، نهایی 100 چرخه ظرفیت نرخ حفظ تنها حدود 76٪، که ممکن است به دلیل بیش از حد لی نتایج غلظت نمک در افزایش ویسکوزیته الکترولیت، هدایت یونی کاهش می یابد با توجه به ترشوندگی ضعیف است. راه حل های الکترولیتی به صورت محلی رقیق شد نمایشگاه عملکرد چرخه بسیار عالی در گردش خون (300 چرخه، نرخ حفظ ظرفیت 95٪، 700 ظرفیت چرخه نرخ حفظ> 80٪).
مطالعات ساز و در محلول الکترولیت در بالا شرح، پیدا شد و نیروی بین LiFSI BTFE به طور قابل توجهی ضعیف تر از نیروی بین LiFSI و DMC، DMC و بنابراین احتمال بیشتری رخ می دهد LiFSI حلال واکنش، که در الکترولیت تشکیل می شود غلظت محلی بالا LiFSI-DMC منطقه، به اطمینان حاصل شود که عملکرد فلزی باتری های لیتیوم. BTFE بیشتر پس از بخشی از لی + اضافه شده است می تواند افزایش یافته ظرفیت انتشار، توانایی کاهش انتشار غلظت بالایی از FSI- LiFSI-DMC، در نتیجه بهبود راه حل های الکترولیتی نرخ عملکرد. مرز نظریه اوربیتال محاسبه خواهد شد و در DMC FSI- برای اولین بار در سطح الکترود منفی تجزیه نمایش داده شده، و در نتیجه محتوای بالاتر از فیلم SEI LIF، لی آند فلز برای ایجاد ثبات در رابط با الکترولیت، به منظور افزایش ثبات چرخه فلزی باتری های لیتیوم .
ShuruChen و همکاران از دیدگاه منحصر به فرد، با روش رقت موضعی، برای حفظ غلظت بالا محلی نمک لی در منطقه از غلظت کم در الکترولیت، نه تنها از مزایای انجام این کار است که برای حفظ غلظت بالایی از نمک لی در مهار رشد دندریت لی، مزایای افزایش بهره وری کولمبیک (coulombic) از سلول لی فلز، اما همچنین برای جلوگیری از غلظت بالایی از الکترولیت با ویسکوزیته بالا، هدایت یونی پایین، و ضرر هزینه های بالا، برای رسیدن به یک لی / NMC 700 سلول ثبات دوچرخه سواری دستاورد بزرگ برای توسعه بالاتر از 2. توانایی افزایش محدوده وسیعی از خودروهای الکتریکی با باتری های لیتیوم فلزی اهمیت زیادی دارد.
