Recientemente, los EE.UU. Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico PNNL ha publicado en su web oficial un mensaje pesado, según el informe PNNL desarrolló un alto rendimiento de metal electrolito de la batería de litio, litio metálico se puede aumentar más de siete veces la duración de la batería, la representación PNNL el proyecto bajo programa 'Battery500 consorcio', que está diseñado para desarrollar más de tres veces la corriente de la batería de iones de litio de alta fiabilidad, larga vida y la batería de metal específico de energía de bajo coste de litio, de modo que la energía específica de la batería alcanza 500Wh / kg anteriormente. sin embargo, muchos medios de comunicación nacionales pone interpretados como 'PNNL desarrollaron un electrolito, por lo que la duración de la batería aumenta siete veces', no mencionó la batería de litio metálico, es claro que existe la sospecha de engañar a los lectores.
La capacidad específica teórica del electrodo de litio y 3860mAh / g, a sólo -3.04V potencial (vs electrodo de hidrógeno estándar), es un material de electrodo negativo ideales, electrodo negativo de litio metálico, pero hay un defecto fatal, pero - por dendrita de litio metálico solución de los problemas de dendritas de litio se han propuesto diversas soluciones, el electrolito es un método de optimización común, mediante la adición de algún compuesto que contiene F en la solución electrolítica, por ejemplo, (C2H5) 4NF (HF) 4, carbonato de etileno fluorado otro metal Li puede mejorar significativamente la estabilidad de la superficie de la película SEI, la alta concentración de sal Li también se demostró ser un método muy eficaz, por ejemplo, una alta concentración de LiTFSI electrolito puede inhibir significativamente el crecimiento de los Li-S dendritas de litio de la batería. Aunque alta concentración del electrolito es propicio para el rendimiento de elevación electrodo negativo Li metal, pero tendrá un impacto negativo, por ejemplo, un aumento solución electrolítica de la viscosidad, disminuir la conductividad iónica, sino también aumentar el costo de la solución electrolítica.
Recientemente, el Pacífico de Estados Unidos Northwest Nacional Laboratory de PNNL Shuru Chen et al propuesto se añade una solución diluida parcial a una porción del diluyente electroquímicamente estable en alta concentración en el electrolito, la sal de electrolito no se disuelve Li entre estos diluyentes, pero las altas concentraciones de disolvente en la solución electrolítica pero pueden ser mutuamente soluble con un diluyente, y el electrolito es la 'dilución' de formación de una región de alta concentración localizada y la región de baja concentración a nivel local, de ese modo para retener concentraciones altas el caso de las excelentes características del electrolito, el electrolito para resolver el problema de la alta concentración. bajo la guía de este concepto, Shuru Chen y otros electrolitos diseñados para trabajar en un metal estable sistemas de ánodo y cátodo 4V Li, buena inhibir el crecimiento de un electrodo negativo de Li dendrita, el ciclo de vida del metal Li / NCM111 mejorar la batería 7 veces o más, lo que mejora la utilidad de metálicos baterías de Li.
experimento Shuru Chen usando el bis (2,2,2-trifluoroetil) éter (BTFE) de 5,5 M solución de electrolito LiFSI / DMC se diluyó para obtener un parcialmente diluidas concentraciones diferentes de electrolito LiFSI. La imagen muestra el diferente electrólisis líquido Li / Cu eficacia culómbica tabla de comparación de la batería, puede verse en la eficacia culómbica figura solución electrolítica 1.2M LiFSI / DMC es muy bajo, sólo alrededor del 9%, si la concentración para aumentar la eficiencia coulombiana LiFSI 5,5 M, batería inmediatamente se incrementó a 99,2%, mostrando una alta concentración de solución de electrólito Li LiFSI de metal para mejorar el rendimiento del electrodo negativo tiene un efecto significativo cuando se añade al electrolito en porciones BTFE, incluso para reducir la concentración de 2,5 M y LiFSI todavía 1.2M posible mantener una alta eficiencia coulombiana (99,5%, respectivamente, y puede llegar a 99,2%), lo que indica que la solución electrolítica se diluyó a inhibir el crecimiento de las dendritas locales Li aumentar la eficiencia coulombiana tener un efecto significativo.
SEM imágenes electrodo después de la circulación de electrolito bajo diferentes gráfico (Fig. A, e es la LiPF6 electrolito convencional, la figura b, f es 1.2MLiFSI / DMC, la figura c, g de 5,5 M LiFSI / DMC electrolito figura d , h es 1,2 M LiFSI / DMC-BTFE solución), podemos ver en la figura en el electrolito 1.2M LiPF6 convencional en la solución electrolítica y el metal LiFSI Li exhibe estado suelto, poroso, y junto con la rama Li el crecimiento de cristales, pero la dilución parcial electrodo de electrolito 1.2M LiFSI / DMC-BTFE podemos observar el principal Li alcanza un diámetro de alrededor de 5 um partículas, sin crecimiento de dendritas Li de la sección transversal de los electrodos que diferentes electrolitos también pueden ver un efecto negativo sobre el metal Li, espesor de electrodo en 1.2M LiFSI / DMC-BTFE electrolito es significativamente menor que otro ánodo de metal Li en el electrolito (la misma densidad de área), lo que indica que el local de La dilución del electrodo negativo del metal Li en el electrolito puede formar una estructura más densa, lo que reduce la aparición de reacciones secundarias y mejora la eficiencia y la vida útil de Coulomb.
Con el fin de verificar la estabilidad de la solución electrolítica en un sistema de alta tensión, Shuru Chen Li metálico como un electrodo negativo, NMC111 un material de electrodo positivo (2mAh / cm2, 4.3V) células completas producidos a continuación muestra una célula completa utilizando la solución electrolítica de diferente Rendimiento electroquímico. De la figura a, podemos ver que bajo la tasa de descarga de carga 1C, la batería con electrolito tradicional muestra un rápido aumento de la polarización, y la vida está disminuyendo rápidamente (100 ciclos, la tasa de retención de capacidad es solo del 40% Los electrolitos de alta resistencia 5.5M LiFSI / DMC son útiles para mejorar la eficiencia coulombic de los ánodos metálicos de Li, pero la polarización continua aumenta y la disminución de la capacidad aún ocurre en el ciclo, y el ciclo final de 100 veces la tasa de retención de capacidad. Es solo alrededor del 76%, que puede deberse a una concentración de sal de Li excesivamente alta que conduce a una viscosidad electrolítica aumentada, una conductividad iónica reducida y una humectabilidad deficiente. El electrolito parcialmente diluido mostró un excelente rendimiento del ciclo en el ciclo. (Circulación 300 veces, la tasa de retención de capacidad puede alcanzar aproximadamente el 95%, la tasa de retención de capacidad del ciclo 700 es> 80%).
se encontró estudios mecanismo sobre la solución de electrólito descrita anteriormente, y la fuerza entre el LiFSI BTFE ser significativamente más débil que la fuerza entre el LiFSI y DMC, DMC y por lo tanto más probable que ocurra LiFSI disolvente de reacción, que se forma en el electrolito altas concentraciones locales de la región de LiFSI-DMC, para asegurar que el rendimiento de metálicos baterías de Li. Además BTFE se añadió después de que parte de Li + se puede mejorar la capacidad de difusión, la capacidad de reducir la difusión de una alta concentración de FSI- LiFSI-DMC, mejorando de este modo la solución electrolítica tasa de rendimiento. frontera teoría orbital de cálculo se visualiza en la DMC FSI- primera descompuesto en la superficie del electrodo negativo, lo que resulta en un mayor contenido de la película de SEI LiF, ánodo de metal Li para estabilizar la interfaz con el electrolito, para mejorar la estabilidad del ciclo de metálicos baterías de Li .
ShuruChen et al desde una perspectiva única, por el método de dilución tópica, para retener la alta concentración local de la sal Li en la región de baja concentración en el electrolito, no sólo los beneficios de hacerlo es la de mantener una alta concentración de sal de Li en la inhibición de crecimiento de dendritas Li, ventajas aumentan la eficacia culómbica de célula Li metal, sino también para evitar la alta concentración de electrolito de alta viscosidad, baja conductividad iónica, y la desventaja del alto costo, para lograr un Li / NMC 700 células estabilidad ciclismo logro importante para el desarrollo de más alto que metálica de la batería de Li puede mejorar el kilometraje del vehículo eléctrico de gran importancia.
