Welchen Unterschied macht LiTFSI bei Natrium-Metall-Batterien?
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Anmerkung der Redaktion: Natrium-Metall-Batterien sind wichtig für die Energiespeicherung im großen Maßstab und für mobile elektronische Geräte, da sie eine hohe Energiedichte und niedrige Kosten bieten. Die Leistungsfähigkeit von Elektrolyt und SEI begrenzt jedoch die Zyklenlebensdauer und die Lade-/Entladerate von Natrium-Metall-Batterien. Welchen Unterschied macht LiTFSI bei Natrium-Metall-Batterien? Hier ein Beispiel. Dank einer speziellen Forschung des Shuang Wan-Teams.
Abstrakt
Die Konstruktion einer robusten, an anorganischen Stoffen reichen Festelektrolyt-Grenzschicht (SEI) ist einer der entscheidenden Ansätze zur Verbesserung der elektrochemischen Leistung von Natrium-Metall-Batterien (SMBs). Die geringe Leitfähigkeit und Verteilung gängiger anorganischer Stoffe in der SEI stören jedoch die Na+-Diffusion und führen zu einer ungleichmäßigen Natriumabscheidung. Hier konstruieren wir eine einzigartige SEI mit gleichmäßig verteilten, hochleitfähigen anorganischen Stoffen, indem wir ein selbstaufopferndes LiTFSI in den Natriumsalz-basierten Carbonatelektrolyten einbringen. Der reduzierende Konkurrenzeffekt zwischen LiTFSI und FEC erleichtert die Bildung der SEI mit gleichmäßig verteilten anorganischen Stoffen. Dabei bieten das hochleitfähige Li3N und die anorganischen Stoffe schnelle Ionentransportbereiche und Hochfluss-Keimbildungsstellen für Na+ und fördern so eine schnelle Natriumabscheidung mit hoher Rate. Die aus LiTFSI und FEC abgeleitete SEI ermöglicht der Na∥Na3V2(PO4)3-Zelle einen Kapazitätserhalt von 89,15 % (87,62 mA hg–1) bei einer ultrahohen Rate von 60 °C nach 10.000 Zyklen, während die Zelle ohne LiTFSI selbst nach 8.000 Zyklen nur 48,44 % Kapazitätserhalt liefert. Darüber hinaus weist die Na∥Na3V2(PO4)3-Pouchzelle mit der speziellen SEI einen stabilen Kapazitätserhalt von 92,05 % bei 10 °C nach 2.000 Zyklen auf. Dieses einzigartige SEI-Design eröffnet eine neue Strategie, um SMBs unter extremen Hochstrombedingungen zu betreiben.
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Referenz
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c08224