Baterai Li-ion Bertegangan Tinggi dan Berdensitas Energi Tinggi Dilaporkan Berbiaya Rendah dan Bebas Logam
| Jerry Huang
Catatan editor: Peneliti melaporkan terobosan elektrokimia densitas energi tinggi tegangan tinggi Baterai Lithium-ion yang ekonomis dan bebas logam (ramah lingkungan). Baterai lithium-ion organik 4-kelas V ini memiliki kapasitas teoretis tinggi dan tegangan tinggi, sementara bahan katoda dan elektrolit praktisnya masih belum dijelajahi.
Apakah Molekul Kecil Organik Aktif Redoks Berlaku untuk Katoda Baterai Lithium-Ion Tegangan Tinggi (>4 V)?
Oleh: Yuto Katsuyama, Hiroaki Kobayashi, Kazuyuki Iwase, Yoshiyuki Gambe, Itaru Honma | Diterbitkan pertama kali: 10 Maret 2022 di Advanced Science
4 Baterai Lithium-Ion Organik Kelas-V
Sementara baterai lithium-ion organik telah menarik perhatian besar karena kapasitas teoritisnya yang tinggi, bahan katoda organik bertegangan tinggi tetap belum dijelajahi. Dalam artikel nomor 2200187, Yuto Katsuyama, Hiroaki Kobayashi, Itaru Honma, dan rekan kerja melaporkan elektrokimia asam croconic pada tegangan tinggi. Penyelidikan teoritis dan eksperimental mengkonfirmasi dua enolat dalam asam croconic menunjukkan sekitar 4 V redoks, yang dapat digunakan untuk penyimpanan energi.
Abstrak
Sementara baterai organik telah menarik perhatian besar karena kapasitas teoretisnya yang tinggi, bahan aktif organik tegangan tinggi (> 4 V vs Li/Li+) tetap belum dijelajahi. Di sini, perhitungan teori fungsi kerapatan digabungkan dengan pengukuran voltametri siklik untuk menyelidiki elektrokimia asam krokonat (CA) untuk digunakan sebagai bahan katoda baterai lithium-ion dalam elektrolit dimetil sulfoksida dan -butirolakton (GBL). Perhitungan DFT menunjukkan bahwa garam dilitium CA (CA–Li2) memiliki dua gugus enolat yang mengalami reaksi redoks di atas 4,0 V dan kepadatan energi teoritis tingkat material 1949 Wh kg-1 untuk menyimpan empat ion litium dalam GBL—melebihi nilai keduanya anorganik konvensional dan bahan katoda organik yang dikenal. Pengukuran siklik-voltametri mengungkapkan reaksi redoks yang sangat reversibel oleh gugus enolat pada 4 V di kedua elektrolit. Tes kinerja baterai CA sebagai katoda baterai lithium-ion dalam GBL menunjukkan dua dataran tegangan pelepasan pada 3,9 dan 3,1 V, dan kapasitas pengosongan 102,2 mAh g-1 tanpa kehilangan kapasitas setelah lima siklus. Dengan tegangan pelepasan yang lebih tinggi dibandingkan dengan molekul kecil organik mutakhir yang diketahui, CA menjanjikan untuk menjadi kandidat bahan katoda utama untuk baterai organik lithium-ion densitas energi tinggi di masa depan.
Referensi:
- https://doi.org/10.1002/advs.202200187