Baterías de iones de litio de carga rápida 50C con un ánodo de grafito
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Resumen
Las baterías de iones de litio han incursionado en el mercado de vehículos eléctricos con altas densidades de energía, pero todavía sufren de una cinética lenta limitada por el ánodo de grafito. Aquí, se diseñan electrolitos que permiten una carga extremadamente rápida (XFC) de un ánodo de grafito de tamaño micro sin revestimiento de Li. La caracterización integral y las simulaciones sobre la difusión de Li+ en el electrolito a granel, el proceso de transferencia de carga y la interfase de electrolito sólido (SEI) demuestran que la alta conductividad iónica, la baja energía de desolvatación de Li+ y la SEI protectora son esenciales para XFC. En base al criterio, se diseñan dos electrolitos de carga rápida: LiFSI de 1,8 m de bajo voltaje en 1,3-dioxolano (para células de grafito LiFePO4||) y LiPF6 de 1,0 m de alto voltaje en una mezcla de carbonato de 4-fluoroetileno y acetonitrilo (7:3 por volumen) (para células de grafito LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2||). El electrolito anterior permite que el electrodo de grafito alcance 180 mAh g-1 a 50 C (1C = 370 mAh g-1), que es 10 veces mayor que la de un electrolito convencional. Este último electrolito permite que las celdas de grafito LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2|| (2 mAh cm−2, relación N/P = 1) proporcionen una capacidad reversible récord de 170 mAh g−1 con una carga de 4 C y una descarga de 0,3 C. . Este trabajo revela los mecanismos clave para XFC y proporciona principios instructivos de diseño de electrolitos para LIB prácticos de carga rápida con ánodos de grafito.
Referencias
- https://doi.org/10.1002/adma.202206020