เมื่อเร็ว ๆ นี้สหรัฐอเมริกาแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือห้องปฏิบัติการแห่งชาติ PNNL โพสต์บนเว็บไซต์อย่างเป็นทางการของข้อความหนักตามรายงาน PNNL การพัฒนาที่มีประสิทธิภาพสูงโลหะอิเล็กโทรไลแบตเตอรี่ลิเธียมโลหะลิเธียมสามารถเพิ่มขึ้นมากกว่าเจ็ดครั้งแบตเตอรี่, PNNL ตัวแทน โครงการภายใต้โครงการ 'Battery500 สมาคม' ซึ่งถูกออกแบบมาเพื่อพัฒนามากกว่าสามครั้งปัจจุบันของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนความน่าเชื่อถือสูงชีวิตยาวและค่าใช้จ่ายแบตเตอรี่ลิเธียมโลหะเฉพาะพลังงานต่ำเพื่อให้เฉพาะพลังงานของแบตเตอรี่ถึง 500Wh / กก. ดังกล่าวข้างต้น. แต่สื่อในประเทศจำนวนมากทำให้ตีความว่าเป็น 'PNNL พัฒนาอิเล็กเพื่อให้แบตเตอรี่ที่เพิ่มขึ้นเจ็ดครั้ง' ไม่ได้พูดถึงแบตเตอรี่ลิเธียมโลหะก็เป็นที่ชัดเจนมีความสงสัยของผู้อ่านเข้าใจผิด
กำลังการผลิตเฉพาะทางทฤษฎีของอิเล็กโทรลิเธียมและ 3860mAh / g เพียง -3.04V ศักยภาพ (เทียบกับขั้วไฟฟ้าไฮโดรเจนมาตรฐาน) เป็นวัสดุที่เหมาะขั้วลบลิเธียมโลหะขั้วลบ แต่มีข้อบกพร่องร้ายแรง แต่ - โลหะลิเธียมประสาท การแก้ปัญหาลิเธียมประสาทโซลูชั่นต่างๆที่ได้รับการเสนอ, อิเล็กโทรไลเป็นวิธีการเพิ่มประสิทธิภาพร่วมกันโดยการเพิ่มสารบาง F-ที่มีในการแก้ปัญหาไฟฟ้าเช่น (C2H5) 4NF (HF) 4 fluorinated คาร์บอเนตเอทิลีน Li โลหะอื่น ๆ อย่างมีนัยสำคัญสามารถปรับปรุงเสถียรภาพของพื้นผิวของฟิล์ม SEI ที่มีความเข้มข้นสูงของเกลือหลี่ยังเป็นที่พิสูจน์แล้วว่าเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากเช่นความเข้มข้นสูงของ LiTFSI อิเล็กอย่างมีนัยสำคัญสามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของ Li-S dendrites ลิเธียมแบตเตอรี่ แม้ว่าความเข้มข้นสูงของอิเล็กโทรไลที่เอื้อต่อการยกหลี่โลหะประสิทธิภาพขั้วลบ แต่จะมีผลกระทบในเชิงลบเช่นการเพิ่มขึ้นของการแก้ปัญหาไฟฟ้าในความหนืดลดการนำไอออนิก แต่ยังเพิ่มค่าใช้จ่ายของการแก้ปัญหาอิเล็กโทรไล
เมื่อเร็ว ๆ นี้สหรัฐอเมริกาแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือห้องปฏิบัติการแห่งชาติ PNNL ของ Shuru Chen et al, นำเสนอโซลูชั่นที่เจือจางบางส่วนจะถูกเพิ่มในส่วนของการเจือจาง electrochemically มีเสถียรภาพในความเข้มข้นสูงในอิเล็กโทรไลเกลือแร่ไม่ละลายลี่ ในหมู่สารเหล่านี้ แต่ความเข้มข้นสูงของตัวทำละลายในการแก้ปัญหาด้วยไฟฟ้า แต่สามารถที่จะร่วมกันที่ละลายน้ำได้ด้วยตัวเจือจางและอิเล็กโทรไลคือ 'เจือจาง' กลายเป็นภูมิภาคที่มีการแปลความเข้มข้นสูงและภูมิภาคเข้มข้นต่ำในประเทศดังนั้นเพื่อรักษาความเข้มข้นสูง กรณีในลักษณะที่ดีของอิเล็กโทรไล, อิเล็กโทรไลในการแก้ปัญหาของความเข้มข้นสูง. ภายใต้การแนะนำของแนวคิดนี้, Shuru เฉินและอิเล็กอื่น ๆ ที่ออกแบบมาเพื่อทำงานในโลหะมีเสถียรภาพ 4V Li ขั้วบวกและขั้วลบระบบที่ดี ยับยั้งการเจริญเติบโตของขั้วลบของแบตเตอรี่ Li ประสาทที่วงจรชีวิตของหลี่โลหะ / NCM111 เพิ่มประสิทธิภาพแบตเตอรี่ 7 ครั้งหรือมากกว่าอย่างมากการปรับปรุงประโยชน์ของโลหะแบตเตอรี่หลี่
ทดลอง Shuru เฉินใช้ทวิ (2,2,2-trifluoroethyl) อีเทอร์ (BTFE) ของ 5.5M สารละลายอิเล LiFSI / DMC ถูกเจือจางที่จะได้รับการปรับลดบางส่วน LiFSI ความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลที่แตกต่างกัน. ภาพแสดงกระแสไฟฟ้าที่แตกต่างกัน ของเหลวหลี่ / ลูกบาศ์กกราฟเปรียบเทียบประสิทธิภาพ Coulombic ของแบตเตอรี่สามารถเห็นได้จากมะเดื่อ Coulombic ประสิทธิภาพสารละลายอิเล 1.2M LiFSI / DMC อยู่ในระดับต่ำมากเพียงประมาณ 9% ถ้าความเข้มข้นเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ Coulombic LiFSI 5.5M แบตเตอรี่ทันที มันเพิ่มขึ้นถึง 99.2% แสดงให้เห็นถึงความเข้มข้นสูงของโลหะสารละลายอิเลคหลี่ LiFSI สำหรับการเสริมสร้างประสิทธิภาพการทำงานของขั้วลบมีผลอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเข้ามาอิเล็กโทรไลในส่วน BTFE แม้จะลดความเข้มข้นในการ 2.5M และ LiFSI ยัง 1.2M เป็นไปได้ที่จะรักษาประสิทธิภาพ Coulombic สูง (99.5% ตามลำดับและสามารถเข้าถึง 99.2%) แสดงให้เห็นว่าการแก้ปัญหาไฟฟ้าถูกเจือจางในการยับยั้งการเจริญเติบโตของท้องถิ่นลี่ที่ dendrites เพิ่มขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพ Coulombic มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญ
SEM ภาพอิเล็กโทรดหลังจากการไหลเวียนของอิเล็กโทรไลใต้กราฟที่แตกต่างกัน (มะเดื่อ. A, E เป็นอิเล็กโทรไล LiPF6 ธรรมดามะเดื่อขฉเป็น 1.2MLiFSI / DMC, มะเดื่อ C, กรัมของ 5.5M LiFSI / DMC อิเล็กโทรไลมะเดื่อ d , h คือ 1.2M LiFSI / DMC-BTFE วิธีการแก้ปัญหา) เราจะเห็นได้จากตัวเลขในการชุมนุม 1.2M LiPF6 อิเล็กโทรไลในการแก้ปัญหาด้วยไฟฟ้าและโลหะ LiFSI ลี่การจัดแสดงนิทรรศการหลวมรัฐมีรูพรุนและพร้อมกับสาขาลี่ การเจริญเติบโตของผลึก แต่เจือจางบางส่วนอิเล็กโทรอิเล็กโทรด 1.2M LiFSI / DMC-BTFE เราสามารถสังเกตหลัก Li ถึงเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 5um อนุภาคที่มีการเจริญเติบโตไม่ประสาทลี่จากตัดขวางของขั้วไฟฟ้าที่เรา อิเล็กโทรไลที่แตกต่างกันยังสามารถดูผลกระทบต่อโลหะ Li, ความหนาของอิเล็กโทรดใน 1.2M LiFSI / DMC-BTFE อิเล็กมีนัยสำคัญต่ำกว่าที่อื่น ๆ ขั้วบวกโลหะหลี่ในอิเล็กโทรไล (ความหนาแน่นขนหัวลุกเดียวกัน) แสดงให้เห็นว่าในท้องถิ่น อิเล็กโทรไลเจือจาง Li โลหะขั้วลบความสามารถในการขึ้นรูปโครงสร้างหนาแน่นจึงช่วยลดอุบัติการณ์ของการเกิดผลข้างเคียงในการปรับปรุงวงจรชีวิตและมีประสิทธิภาพ Coulombic
เพื่อตรวจสอบความมั่นคงของการแก้ปัญหาไฟฟ้าในระบบไฟฟ้าแรงสูง Shuru เฉินหลี่โลหะเป็นขั้วลบ, NMC111 วัสดุขั้วบวก (2mAh / cm2, 4.3V) เซลล์เต็มผลิตด้านล่างแสดงมือถือเต็มรูปแบบโดยใช้วิธีการแก้ปัญหาไฟฟ้าที่แตกต่างกัน ผลการดำเนินงานไฟฟ้าได้จากรูปที่เราสามารถดูอัตราค่าจำหน่ายที่ลดลงของ 1C แบตเตอรี่อิเล็กโทรไลเดิมมีการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในการโพลาไรซ์อายุการใช้งานลดลงอย่างรวดเร็ววางปรากฏการณ์ (100 รอบ, อัตราการรักษากำลังการผลิตอยู่ที่ 40% ). ในขณะที่ความเข้มข้นสูงของ 5.5M LiFSI / DMC อิเล็กอย่างแน่นอนจะช่วยเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ Li โลหะประจุไฟฟ้าลบ แต่ยังคงอยู่ในการไหลเวียนเห็นการเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในโพลาไรซ์และกำลังการผลิตลดลงลงปรากฏการณ์ที่ 100 รอบอัตราการรักษากำลังการผลิตขั้นสุดท้าย เพียงประมาณ 76% ซึ่งอาจจะเกิดจากการที่มากเกินไปลี่ผลความเข้มข้นของเกลือในการเพิ่มความหนืดของอิเล็กโทรไลการนำไอออนิกลดลงเนื่องจากการเปียกยากจน. แก้ปัญหาไฟฟ้าถูกเจือจางในประเทศการจัดแสดงนิทรรศการผลการดำเนินงานรอบที่ยอดเยี่ยมในการไหลเวียน (300 รอบ, อัตราการเก็บข้อมูลความจุ 95%, 700 รอบอัตราการเก็บความจุ> 80%)
การศึกษากลไกในการแก้ปัญหาของอิเล็กโทรข้างต้นอธิบายที่พบและมีผลบังคับใช้ระหว่าง LiFSI BTFE จะลดลงจากแรงระหว่าง LiFSI และ DMC, DMC และดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้น LiFSI ตัวทำละลายปฏิกิริยาซึ่งจะเกิดขึ้นในอิเล็กโทรไล ความเข้มข้นของท้องถิ่นสูงของภูมิภาค LiFSI-DMC เพื่อให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพการทำงานของโลหะแบตเตอรี่ Li ได้. BTFE เพิ่มเติมถูกเพิ่มเข้ามาหลังจากที่เป็นส่วนหนึ่งของ Li + สามารถเพิ่มขีดความสามารถการกระจายความสามารถในการลดการแพร่กระจายของความเข้มข้นสูงของ FSI- LiFSI-DMC ซึ่งจะช่วยปรับปรุงการแก้ปัญหาด้วยไฟฟ้า อัตราประสิทธิภาพ. ชายแดนทฤษฎีการโคจรของการคำนวณจะปรากฏบน DMC FSI- ย่อยสลายเป็นครั้งแรกบนพื้นผิวขั้วลบผลในเนื้อหาที่สูงขึ้นของภาพยนตร์ SEI LiF หลี่ขั้วบวกโลหะเพื่อรักษาเสถียรภาพของอินเตอร์เฟซที่มีอิเล็กเพื่อเพิ่มความมั่นคงวงจรของโลหะแบตเตอรี่ Li .
ShuruChen et al, จากมุมมองที่ไม่ซ้ำกันโดยวิธีการลดสัดส่วนเฉพาะเพื่อรักษาความเข้มข้นของท้องถิ่นสูงของเกลือลี่ในพื้นที่ของความเข้มข้นต่ำในอิเล็กโทรที่ไม่เพียง แต่ประโยชน์ของการทำเช่นนั้นคือการรักษาระดับความเข้มข้นสูงของเกลือลี่ในการยับยั้งการเจริญเติบโตของประสาทลี่ ข้อดีเพิ่มประสิทธิภาพ Coulombic เซลล์โลหะลี่ แต่ยังเพื่อหลีกเลี่ยงความเข้มข้นสูงของความหนืดสูงอิเล็กโทรไลการนำไอออนิกต่ำและข้อเสียของค่าใช้จ่ายสูงในการบรรลุลี่ / NMC 700 เซลล์เสถียรภาพการขี่จักรยานความสำเร็จที่สำคัญสำหรับการพัฒนาสูงกว่า แบตเตอรี่ Li โลหะสามารถเพิ่มไมล์สะสมรถยนต์ไฟฟ้าของสำคัญอย่างยิ่ง
