كيف يحدث LiTFSI فرقًا في بطاريات الصوديوم المعدنية؟
|
ملاحظة المحرر: تُعدّ بطاريات الصوديوم-الفلز مهمة لتخزين الطاقة على نطاق واسع وللأجهزة الإلكترونية المحمولة، كونها جهاز تخزين طاقة يتميز بكثافة طاقة عالية وتكلفة منخفضة. ومع ذلك، فإن أداء الإلكتروليت وSEI يحدّ من عمر دورة بطاريات الصوديوم-الفلز ومعدل شحنها/تفريغها. كيف يُحدث LiTFSI فرقًا في بطاريات الصوديوم-الفلز؟ إليك مثال. بفضل بحث خاص أجراه فريق شوانغ وان.
خلاصة
يُعدّ بناء طور بيني إلكتروليت صلب (SEI) غني بالمواد غير العضوية ومتين، أحد الأساليب الأساسية لتحسين الأداء الكهروكيميائي لبطاريات فلز الصوديوم. ومع ذلك، فإنّ انخفاض موصلية وتوزيع المواد غير العضوية الشائعة في SEI يُعيق انتشار أيونات الصوديوم (Na+) ويُحفّز ترسبًا غير منتظم للصوديوم. في هذا البحث، نُنشئ طورًا بينيًا إلكتروليتيًا صلبًا فريدًا بمواد غير عضوية عالية الموصلية وموزعة بالتساوي، وذلك بإدخال LiTFSI ذاتي التضحية في إلكتروليت كربونات الصوديوم القاعدي الملحي. يُسهّل تأثير التنافس الاختزالي بين LiTFSI وFEC تكوين SEI بمواد غير عضوية موزعة بالتساوي. حيث يُوفّر Li3N عالي الموصلية والمواد غير العضوية مجالات نقل أيونات سريعة ومواقع نواة عالية التدفق لـ Na+، مما يُساعد على ترسيب الصوديوم بسرعة وبمعدلات عالية. لذلك، يُمكّن مُركّب SEI المُشتق من LiTFSI وFEC خلية Na∥Na3V2(PO4)3 من إظهار احتفاظ بالسعة بنسبة 89.15% (87.62 مللي أمبير زئبق-1) بمعدل فائق الارتفاع يبلغ 60 درجة مئوية بعد 10,000 دورة، بينما تُحقق الخلية بدون LiTFSI احتفاظًا بالسعة بنسبة 48.44% فقط حتى بعد 8,000 دورة. علاوة على ذلك، تُقدّم خلية الجيب Na∥Na3V2(PO4)3 المُزوّدة بـ SEI الخاص احتفاظًا ثابتًا بالسعة بنسبة 92.05% عند 10 درجات مئوية بعد 2,000 دورة. يُوضّح تصميم SEI الفريد هذا استراتيجية جديدة لدفع الشركات الصغيرة والمتوسطة للعمل في ظروف عالية السرعة للغاية.
حقوق الطبع والنشر © 2023 الجمعية الكيميائية الأمريكية
مرجع
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c08224