تم الإبلاغ عن أن بطارية ليثيوم أيون عالية الجهد وعالية الكثافة للطاقة منخفضة التكلفة وخالية من المعادن
| Jerry Huang
ملاحظة المحرر: أبلغ الباحثون عن اختراقة في الكيمياء الكهربية عالية الجهد وعالية الكثافة للطاقة لبطارية ليثيوم أيون اقتصادية وخالية من المعادن (صديقة للبيئة). تتميز بطارية الليثيوم أيون العضوية فئة 4 V بقدرة نظرية عالية وجهد عالٍ ، بينما تظل مواد الكاثود العملية والإلكتروليتات غير مستكشفة.
هل الجزيئات العضوية الصغيرة النشطة في الأكسدة والاختزال قابلة للتطبيق على كاثودات بطارية ليثيوم أيون عالية الجهد (> 4 فولت)؟
بقلم: يوتو كاتسوياما ، هيرواكي كوباياشي ، كازويوكي إيواسي ، يوشيوكي جامبي ، إيتارو هونما | نُشر لأول مرة: 10 مارس 2022 في Advanced Science
4 بطاريات ليثيوم أيون عضوية من الفئة V
في حين أن بطاريات الليثيوم أيون العضوية قد جذبت اهتمامًا كبيرًا نظرًا لقدراتها النظرية العالية ، فإن مواد الكاثود العضوية عالية الجهد لا تزال غير مستكشفة. في المقال رقم 2200187 ، أبلغ يوتو كاتسوياما وهيرواكي كوباياشي وإيتارو هونما وزملاؤه عن الكيمياء الكهربية لحمض الكروكونيك عند الجهد العالي. تؤكد التحقيقات النظرية والتجريبية أن الإثنين في حمض الكروكونيك يظهران حوالي 4 فولت من الأكسدة والاختزال ، والتي يمكن استخدامها لتخزين الطاقة.
الملخص
بينما جذبت البطاريات العضوية اهتمامًا كبيرًا نظرًا لقدراتها النظرية العالية ، فإن المواد النشطة العضوية عالية الجهد (> 4 فولت مقابل Li / Li +) لا تزال غير مستكشفة. هنا ، يتم دمج حسابات نظرية الكثافة الوظيفية مع قياسات الفولتميتر الدوري للتحقيق في الكيمياء الكهربائية لحمض كروكونيك (CA) لاستخدامه كمواد كاثود لبطارية ليثيوم أيون في كل من إلكتروليتات ثنائي ميثيل سلفوكسيد وبيتيرولاكتون (GBL). توضح حسابات DFT أن ملح CA ديليتيوم (CA – Li2) يحتوي على مجموعتين enolate تخضعان لتفاعلات الأكسدة والاختزال أعلى من 4.0 فولت وكثافة طاقة نظرية على مستوى المادة تبلغ 1949 Wh كجم -1 لتخزين أربعة أيونات ليثيوم في GBL - تتجاوز قيمة كليهما مواد الكاثود العضوية التقليدية وغير العضوية والمعروفة. تكشف قياسات قياس الفولتميتر الدوري عن تفاعل الأكسدة والاختزال القابل للانعكاس من قبل مجموعة enolate عند ≈4 V في كلا الشوارد. تُظهر اختبارات أداء البطارية في CA مثل كاثود بطارية ليثيوم أيون في GBL هضبتين لجهد التفريغ عند 3.9 و 3.1 فولت ، وقدرة تفريغ تبلغ 102.2 مللي أمبير في الساعة مع عدم فقدان السعة بعد خمس دورات. مع الفولتية العالية التفريغ مقارنة بالجزيئات العضوية الصغيرة المعروفة والحديثة ، تعد CA بأن تكون مرشحًا رئيسيًا لمواد الكاثود لبطاريات الليثيوم أيون العضوية عالية الطاقة في المستقبل.
مراجع:
- https://doi.org/10.1002/advs.202200187