Batteries Li-Ion à charge rapide 50C utilisant une anode en graphite
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Résumé
Les batteries Li-ion ont fait leur entrée sur le marché des véhicules électriques à haute densité d'énergie, mais elles souffrent encore d'une cinétique lente limitée par l'anode en graphite. Ici, des électrolytes permettant une charge extrêmement rapide (XFC) d'une anode en graphite micro-dimensionnée sans placage Li sont conçus. Une caractérisation et des simulations complètes sur la diffusion de Li + dans l'électrolyte en vrac, le processus de transfert de charge et l'interphase d'électrolyte solide (SEI) démontrent qu'une conductivité ionique élevée, une faible énergie de désolvatation de Li + et une protection SEI sont essentielles pour XFC. Sur la base de ce critère, deux électrolytes à charge rapide sont conçus : LiFSI basse tension 1,8 m dans du 1,3-dioxolane (pour LiFePO4||cellules en graphite) et LiPF6 haute tension 1,0 m dans un mélange de carbonate de 4-fluoroéthylène et d'acétonitrile (7:3 en volume) (pour les cellules LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2||graphite). Le premier électrolyte permet à l'électrode en graphite d'atteindre 180 mAh g−1 à 50C (1C = 370 mAh g−1), soit 10 fois plus qu'un électrolyte classique. Ce dernier électrolyte permet aux cellules LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2||graphite (2 mAh cm−2, rapport N/P = 1) de fournir une capacité réversible record de 170 mAh g−1 à 4C de charge et 0,3C de décharge . Ce travail dévoile les mécanismes clés de XFC et fournit des principes de conception d'électrolyte instructifs pour des LIB pratiques à charge rapide avec des anodes en graphite.
Références
- https://doi.org/10.1002/adma.202206020