Menstabilkan antarmuka elektrolit padat (SEI) tetap menjadi tantangan utama bagi anoda baterai litium-ion berbasis silikon. Paduan silikon dengan elemen sekunder seperti boron telah muncul sebagai strategi yang menjanjikan untuk meningkatkan siklus hidup anoda silikon, namun mekanisme yang mendasarinya masih belum jelas. Untuk mengatasi kesenjangan pengetahuan ini, bagaimana konsentrasi boron memengaruhi kinerja baterai diselidiki secara sistematis. Hasil ini menunjukkan peningkatan siklus hidup yang hampir monotonik dengan kandungan boron yang lebih tinggi, dengan elektroda kaya boron yang secara signifikan mengungguli silikon murni. Selain itu, anoda paduan silikon-boron menunjukkan masa pakai kalender hampir tiga kali lebih lama daripada silikon murni. Melalui analisis mekanistik terperinci, faktor-faktor penyumbang alternatif secara sistematis dikesampingkan, dan diusulkan bahwa peningkatan pasivasi muncul dari dipol permanen yang kuat di permukaan nanopartikel. Dipol ini, yang dibentuk oleh boron yang kurang terkoordinasi dan sangat asam Lewis, menciptakan lapisan padat ion statis yang menstabilkan antarmuka elektrokimia, mengurangi dekomposisi elektrolit parasit dan meningkatkan stabilitas jangka panjang. Temuan ini menunjukkan bahwa, dalam kerangka SEI, lapisan ganda elektrik merupakan pertimbangan penting dalam pasivasi permukaan. Wawasan ini memberikan ruang parameter yang belum dieksplorasi untuk mengoptimalkan anoda silikon dalam baterai lithium-ion generasi berikutnya.
Catatan editor: Baterai logam natrium penting untuk penyimpanan energi skala besar dan perangkat elektronik seluler sebagai perangkat penyimpanan energi dengan kepadatan energi tinggi dan biaya rendah. Namun, kinerja elektrolit dan SEI membatasi siklus hidup dan laju pengisian/pengosongan baterai logam natrium. Bagaimana LiTFSI membuat perbedaan pada baterai logam natrium? Berikut ini contohnya. Terima kasih kepada penelitian khusus dari tim Shuang Wan.
Abstrak
Membangun antarmuka elektrolit padat (SEI) yang kaya akan anorganik dan kuat merupakan salah satu pendekatan penting untuk meningkatkan kinerja elektrokimia baterai logam natrium (SMB). Akan tetapi, konduktivitas dan distribusi anorganik umum yang rendah dalam SEI mengganggu difusi Na+ dan menyebabkan pengendapan natrium yang tidak seragam. Di sini, kami membangun SEI unik dengan anorganik berkonduktivitas tinggi yang tersebar merata dengan memperkenalkan LiTFSI pengorbanan diri ke dalam elektrolit karbonat berbasis garam natrium. Efek persaingan reduktif antara LiTFSI dan FEC memfasilitasi pembentukan SEI dengan anorganik yang tersebar merata. Di mana Li3N dan anorganik berkonduktivitas tinggi menyediakan domain transpor ion cepat dan situs nukleasi fluks tinggi untuk Na+, sehingga mendukung pengendapan natrium cepat pada laju tinggi. Oleh karena itu, SEI yang diperoleh dari LiTFSI dan FEC memungkinkan sel Na∥Na3V2(PO4)3 untuk menunjukkan retensi kapasitas 89,15% (87,62 mA hg–1) pada laju sangat tinggi 60 C setelah 10.000 siklus, sementara sel tanpa LiTFSI hanya memberikan retensi kapasitas 48,44% bahkan setelah 8000 siklus. Selain itu, sel kantong Na∥Na3V2(PO4)3 dengan SEI khusus menyajikan retensi kapasitas stabil sebesar 92,05% pada 10 C setelah 2000 siklus. Desain SEI yang unik ini menjelaskan strategi baru untuk mendorong UKM beroperasi dalam kondisi laju sangat tinggi.
Catatan editor: Bagaimana LiTFSI, CAS: 90076-65-6, membantu dalam pengembangan baterai litium padat berbasis sulfida? Berikut ini contohnya. Terima kasih atas penelitian luar biasa dari tim Fangyang Liu.
Abstrak
Jendela elektrokimia elektrolit sulfida yang sempit dapat menyebabkan mekanisme kegagalan yang berbeda pada antarmuka sisi katode dan anoda. Pengenalan strategi modifikasi yang berbeda untuk sisi katode dan anoda meningkatkan kompleksitas proses fabrikasi untuk baterai lithium solid-state (ASSLB) berbasis sulfida. Dalam karya ini, strategi modifikasi terintegrasi digunakan dengan memperkenalkan cangkang lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI) selama proses pemurnian basah Li6PS5Cl (LPSC), yang berhasil membangun antarmuka terfluorinasi yang kuat di tempat pada sisi katode dan anoda secara bersamaan. Pada sisi anoda lithium, konduktivitas elektronik LiTFSI@LPSC yang menurun dan pembentukan antarmuka terfluorinasi secara efektif menekan pertumbuhan dendrit lithium, yang selanjutnya dikonfirmasi oleh perhitungan Teori Fungsi Kepadatan (DFT). Hasilnya, sel Li|LiTFSI@LPSC|Li mewujudkan kerapatan arus kritis hingga 1,6 mA cm−2 dan kinerja siklus stabil selama 1500 jam pada 0,2 mA cm−2. Di sisi katode, LiTFSI@LPSC tidak hanya meningkatkan transportasi Li+ dalam katode komposit, tetapi juga cangkang LiTFSI in situ terurai menjadi antarmuka elektrolit katode (CEI) berbasis LiF. Retensi kapasitas mencapai 98,6% setelah 500 siklus pada 2C dengan LiNi0.83Co0.11Mn0.06O2 (NCM83) pada tegangan cut-off tinggi 4,6 V. LiTFSI@LPSC yang difungsionalkan memfasilitasi modifikasi antarmuka yang komprehensif dan menyeluruh untuk sisi anoda dan katode, yang secara signifikan menyederhanakan rekayasa antarmuka dalam ASSLB berbasis sulfida sekaligus memberikan kinerja elektrokimia yang luar biasa.
Litium bis(trifluorometanasulfonil)imida (LiTFSI), dengan rumus molekul kimia C2F6LiNO4S2, adalah zat organik berbentuk kristal atau bubuk berwarna putih dengan stabilitas elektrokimia dan termal yang tinggi. Sebagai aditif elektrolit, LiTFSI dapat diaplikasikan ke berbagai sistem baterai seperti baterai litium primer, baterai litium sekunder, dan baterai litium solid state.
Litium bis(trifluorometilsulfonil)imida (LiTFSI), komponen utama dalam elektrolit baterai litium-ion, dikenal karena stabilitas termal dan elektrokimianya yang sangat baik. Melalui konfigurasi molekulnya yang unik, garam litium ini membangun jaringan anion padat di dalam elektrolit, yang tidak hanya mengurangi viskositas larutan secara signifikan, tetapi juga secara dramatis meningkatkan laju perpindahan ion litium. Properti ini secara langsung menghasilkan efisiensi tinggi dalam proses pengisian dan pengosongan baterai, menjadikan LiTFSI ideal untuk meningkatkan kinerja baterai litium-ion secara keseluruhan. Terutama dalam penelitian dan pengembangan baterai litium solid-state, LiTFSI menunjukkan potensi yang besar. Selain itu, ia menunjukkan kinerja yang sangat positif dalam penelitian Baterai Logam Natrium (SMB) dan diharapkan dapat mendorong inovasi lebih lanjut dalam teknologi baterai. Namun, stabilitas kinerja LiTFSI dalam lingkungan yang kompleks & sistematis merupakan masalah mendesak yang harus dipecahkan dalam penelitian saat ini.
Litium bis(trifluorometilsulfonil)imida (LiTFSI) telah mulai diaplikasikan secara massal pada jenis baterai baru seperti baterai litium-ion solid-state, termasuk baterai solid-state polimer, baterai solid-state sulfida, dan baterai solid-state oksida. LiTFSI telah terbukti bermanfaat untuk meningkatkan kinerja baterai, termasuk perannya dalam perlindungan anoda, memfasilitasi kemampuan pengisian cepat, dan meningkatkan keuntungan tinggi dalam rentang suhu yang luas. Litium bis(trifluorometanasulfonil)imida merupakan salah satu aditif elektrolit penting untuk baterai litium, yang dapat meningkatkan stabilitas elektrokimia, kinerja siklus, dan konduktivitas elektrolit, serta memiliki efek korosif yang lebih sedikit pada aluminium foil pada tegangan yang lebih tinggi, yang dapat diadaptasi untuk meningkatkan kepadatan energi baterai dalam industri kendaraan listrik.
Pada tanggal 15 Juli 2024, Komisi Pembangunan dan Reformasi Nasional Tiongkok (NDRC) dan Administrasi Energi Nasional (NEA) mengeluarkan “Program Transformasi Rendah Karbon dan Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Batubara (2024-2027)”, yang menyebutkan bahwa: Pada tahun 2025 , proyek transformasi rendah karbon dari pembangkit listrik tenaga batubara pertama akan dimulai, dan sejumlah teknologi tenaga rendah karbon akan diterapkan; emisi karbon dari proyek-proyek terkait akan berkurang sekitar 20% per kilowatt-jam dibandingkan dengan emisi pada tahun 2023, bahkan jelas lebih rendah dibandingkan emisi karbon dari pembangkit listrik tenaga batubara canggih yang sudah ada, sehingga mengeksplorasi pengalaman berharga bagi masyarakat yang bersih dan hemat energi. -transformasi karbon pembangkit listrik tenaga batubara. Dengan mengadaptasi transformasi rendah karbon pada unit pembangkit listrik tenaga batubara yang ada dan pembangunan unit pembangkit listrik tenaga batubara rendah karbon baru secara terkoordinasi, kami bertujuan untuk mempercepat pembangunan sistem energi baru yang bersih, rendah karbon, aman dan tinggi energi. efisien.
Menurut perkiraan yang relevan, pada tahun 2030, emisi CO2 dari pembangkit listrik tenaga batubara akan mencapai sekitar 4 miliar ton. Oleh karena itu, teknologi rendah karbon pada industri tenaga batu bara merupakan dukungan utama untuk mencapai tujuan 'Puncak Karbon 2030 - 2060 & Netral Karbon' Tiongkok. Jadi, bagaimana industri pembangkit listrik tenaga batubara dapat mencapai dekarbonisasi?
01 Transformasi dan metode konstruksi dekarbonisasi tenaga batubara
Menurut Program Transformasi Rendah Karbon dan Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Batubara (2024-2027), ada tiga cara khusus untuk mengubah tenaga batubara menjadi rendah karbonisasi:
1, pencampuran biomassa. Dengan memanfaatkan sumber daya biomassa seperti limbah pertanian dan kehutanan, limbah tanaman dan tanaman energi terbarukan, serta mempertimbangkan pasokan sumber daya biomassa yang berkelanjutan, keamanan, fleksibilitas, efisiensi operasional dan kelayakan ekonomi, unit pembangkit listrik tenaga batubara harus dipadukan dengan biomassa. pembangkit listrik. Setelah transformasi dan konstruksi, pembangkit listrik tenaga batubara harus memiliki kemampuan untuk mencampurkan lebih dari 10% bahan bakar biomassa, sehingga mengurangi konsumsi batubara dan emisi karbon secara signifikan.
2, pencampuran amonia hijau. Dengan menggunakan pencampuran amonia hijau dengan unit tenaga batubara untuk menghasilkan listrik dan menggantikan sebagian batubara. Pembangkit listrik tenaga batubara harus mampu membakar lebih dari 10% amonia hijau setelah transformasi dan konstruksi, dengan tujuan agar konsumsi batubara dan tingkat emisi karbon dapat dikurangi secara nyata.
3, Penangkapan, pemanfaatan dan penyimpanan karbon. Mengadopsi metode kimia, adsorpsi, membran dan teknologi lainnya untuk memisahkan dan menangkap karbon dioksida dalam gas buang boiler berbahan bakar batubara. Menangkap, memurnikan, dan memampatkan karbon dioksida melalui penyesuaian tekanan dan suhu. Mempromosikan penerapan teknologi geologi seperti penggerak minyak yang efisien dengan menggunakan karbon dioksida. Gunakan teknologi kimia seperti karbon dioksida ditambah hidrogen untuk mendapatkan metanol. Menerapkan penyimpanan geologis karbon dioksida sesuai dengan kondisi lokal.
02 Jalur transisi menuju pembangkit listrik tenaga batu bara rendah karbon
Perluasan energi bersih, termasuk pembangkit listrik tenaga air, tenaga angin, dan tenaga surya, merupakan kunci untuk mewujudkan cetak biru pasokan listrik rendah karbon. Setelah memenuhi kebutuhan energi tambahan, diperlukan penggantian lebih lanjut terhadap energi batubara yang sudah ada untuk melakukan transisi energi rendah karbon. Setelah tahun 2030, pembangkit listrik non-fosil akan menggantikan pembangkit listrik tenaga batu bara yang ada dan menjadi bagian utama pasokan listrik; dan setelah tahun 2050, pangsa pembangkit listrik tenaga batu bara akan berkurang dari 5% dari total pasokan listrik Tiongkok.
Menurut studi dari Renmin University of China mengenai prospek perkembangan transisi pembangkit listrik tenaga batu bara yang rendah karbon, hal ini dapat dibagi menjadi tiga langkah berikut:
1, Mulai saat ini hingga tahun 2030 sebagai masa persiapan transisi rendah karbon, kapasitas pembangkit listrik tenaga batubara masih akan tumbuh secara moderat sebelum tahun 2030, pada saat yang sama, energi baru menjadi mayoritas peningkatan pasokan listrik, dan pangsa energi angin & surya kapasitas terpasang akan lebih dari 40% pada tahun 2030.
2, Tahun 2030-2045 sebagai masa transisi yang cepat, setelah tahun 2030, pangsa pembangkit listrik tenaga angin & surya akan dengan cepat melebihi pembangkit listrik tenaga batu bara, sehingga menjadi sumber listrik utama dalam sistem tenaga listrik. Pembangkit listrik tenaga batubara perlu dipadukan dengan teknologi biomassa, CCUS dan teknologi bersih rendah karbon lainnya, sehingga mengurangi emisi karbon.
3, Tahun 2045 -2060 seiring dengan periode penguatan dan peningkatan pasokan listrik, pada tahun 2050 kebutuhan listrik akan jenuh, tenaga batubara akan sepenuhnya diubah menjadi pasokan listrik penyesuaian, melayani pencernaan dan penyerapan tenaga utama energi angin-surya , dan menyediakan listrik darurat dan cadangan.
Berikut adalah contoh basis kekuatan di Gurun Kubuqi. Total kapasitas yang direncanakan dari pembangkit listrik Kubuqi adalah 16 juta kilowatt, termasuk pembangkit listrik fotovoltaik sebesar 8 juta kilowatt, tenaga angin sebesar 4 juta kilowatt, dan kapasitas pembangkit listrik tenaga batu bara efisiensi tinggi yang canggih sebesar 4 juta kilowatt. Proyek pembangkit listrik tenaga surya yang telah dibangun sangat spektakuler, dengan kapasitas fotovoltaik terpasang sebesar 2M kW telah beroperasi. Jika semua proyek selesai sepenuhnya, diperkirakan sekitar 40 miliar kWh listrik dapat disalurkan ke jutaan keluarga per tahun, dengan energi bersih menyumbang lebih dari 50% dari total keseluruhan, yang setara dengan penghematan sekitar 6 juta ton listrik. batubara standar dan mengurangi emisi karbon dioksida sekitar 16 juta ton per tahun. Direncanakan akan ada lebih banyak basis energi ramah lingkungan yang akan dibangun. Panel surya pertama kali dibangun Panel surya satu tahun kemudian Basis tenaga surya lima tahun kemudian
Sedangkan untuk kendaraan listrik dan infrastruktur pengisian dayanya, menurut statistik, pada akhir Mei 2024, jumlah total infrastruktur pengisian daya kendaraan listrik telah terakumulasi menjadi 9,92 juta unit di seluruh Tiongkok, meningkat sebesar 56% YoY. Diantaranya, fasilitas pengisian daya publik dan swasta meningkat masing-masing menjadi 3,05 juta unit dan 6,87 juta unit, dengan tingkat pertumbuhan masing-masing sebesar 46% dan 61% YoY. Hal ini menandakan bahwa Tiongkok telah membangun jaringan infrastruktur pengisian daya terbesar di dunia, yang mencakup wilayah layanan terluas dan beragam jenis pengisian daya.
Catatan Editor: Baterai litium-ion kini banyak digunakan di berbagai perangkat elektronik, kendaraan listrik, dan penyimpanan energi skala jaringan. Permintaan global terhadap baterai lithium-ion terus tumbuh secara signifikan. Diperkirakan pada tahun 2030, volume baterai lithium-ion bekas secara global akan melebihi 11 juta ton, yang akan menjadi sumber polusi besar yang dapat mengancam lingkungan dan kesehatan masyarakat secara serius. Pada saat yang sama, meningkatnya permintaan akan baterai litium-ion berarti meningkatnya permintaan akan litium dan kobalt. Di sisi lain, kandungan litium dan kobalt dalam katoda LIB masing-masing mencapai 15% dan 7% berat, jauh lebih tinggi dibandingkan bijih dan air garam. Oleh karena itu, perolehan kembali unsur-unsur logam dalam katoda LIB bekas mempunyai dampak besar terhadap lingkungan, sosial dan ekonomi. Saat ini, pemulihan baterai lithium-ion terutama dibagi menjadi tiga langkah: perlakuan awal, ekstraksi logam, dan pemisahan logam. Dalam penelitian dan pengembangan langkah ekstraksi logam pada proses daur ulang, proses hidrometalurgi adalah salah satu pilihan yang paling layak karena laju pelindian logam yang tinggi dan kemurnian produk hasil perolehan yang memuaskan. Namun, prosesnya tidak ramah lingkungan dan tidak terlalu ekonomis, karena penggunaan asam anorganik menghasilkan produk sampingan yang berbahaya; sedangkan asam organik memerlukan zat pereduksi tambahan atau waktu reaksi yang lebih lama dan suhu yang lebih tinggi untuk perolehan kembali logam.
Para peneliti dari tim Zhong Lin Wang memberi kita kemungkinan metode yang ramah lingkungan, sangat efisien dan ekonomis untuk mendaur ulang LIB, termasuk baterai litium kobalt oksida (LCO) dan baterai litium terner.
Abstrak
Dengan tren global menuju netralitas karbon, permintaan baterai lithium-ion (LIB) terus meningkat. Namun, metode daur ulang LIB bekas yang ada saat ini memerlukan perbaikan segera dalam hal ramah lingkungan, biaya, dan efisiensi. Di sini kami mengusulkan metode mekano-katalitik, yang disebut kontak-elektro-katalisis, memanfaatkan radikal yang dihasilkan oleh elektrifikasi kontak untuk mendorong pencucian logam di bawah gelombang ultrasonik. Kami juga menggunakan SiO2 sebagai katalis yang dapat didaur ulang dalam proses tersebut. Untuk baterai litium kobalt (III) oksida, efisiensi pelindian mencapai 100% untuk litium dan 92,19% untuk kobalt pada suhu 90 °C dalam waktu 6 jam. Untuk baterai litium terner, efisiensi pelindian litium, nikel, mangan, dan kobalt masing-masing mencapai 94,56%, 96,62%, 96,54%, dan 98,39% pada 70 °C, dalam waktu 6 jam. Kami mengantisipasi bahwa metode ini dapat memberikan pendekatan ramah lingkungan, efisiensi tinggi, dan ekonomis untuk daur ulang LIB, memenuhi permintaan produksi LIB yang meningkat secara eksponensial.
Catatan Editor: Baterai litium-ion kini banyak digunakan di berbagai perangkat elektronik, kendaraan listrik, dan penyimpanan energi skala jaringan. Permintaan global terhadap baterai lithium-ion terus tumbuh secara signifikan. Diperkirakan pada tahun 2030, volume baterai lithium-ion bekas secara global akan melebihi 11 juta ton, yang akan menjadi sumber polusi besar yang dapat mengancam lingkungan dan kesehatan masyarakat secara serius. Pada saat yang sama, meningkatnya permintaan akan baterai litium-ion berarti meningkatnya permintaan akan litium dan kobalt. Di sisi lain, kandungan litium dan kobalt dalam katoda LIB masing-masing mencapai 15% dan 7% berat, yang jauh lebih tinggi dibandingkan bijih dan air garam. Oleh karena itu, perolehan kembali unsur-unsur logam dalam katoda LIB bekas mempunyai dampak besar terhadap lingkungan, sosial dan ekonomi. Saat ini, pemulihan baterai lithium-ion terutama dibagi menjadi tiga langkah: perlakuan awal, ekstraksi logam, dan pemisahan logam. Dalam penelitian dan pengembangan langkah ekstraksi logam pada proses daur ulang, proses hidrometalurgi adalah salah satu pilihan yang paling memungkinkan karena laju pelindian logam yang tinggi dan kemurnian produk hasil perolehan yang memuaskan. Namun, prosesnya tidak ramah lingkungan dan tidak terlalu ekonomis, karena penggunaan asam anorganik menghasilkan produk sampingan yang berbahaya; sedangkan asam organik memerlukan zat pereduksi tambahan atau waktu reaksi yang lebih lama dan suhu yang lebih tinggi untuk perolehan kembali logam.
Para peneliti dari tim Zhong Lin Wang memberi kita kemungkinan metode yang ramah lingkungan, sangat efisien dan ekonomis untuk mendaur ulang LIB, khususnya baterai LFP.
Abstrak
Daur ulang baterai lithium iron phosphate (LFP), yang mewakili lebih dari 32% pangsa pasar baterai lithium-ion (LIB) di seluruh dunia, telah menarik perhatian karena sumber daya elemen yang berharga dan masalah lingkungan. Namun, teknologi daur ulang yang canggih, yang biasanya didasarkan pada metode elektrokimia atau pencucian kimia, mempunyai permasalahan penting seperti prosedur yang membosankan, konsumsi bahan kimia/listrik yang sangat besar, dan polusi sekunder. Di sini, kami melaporkan sistem mandiri inovatif yang terdiri dari reaktor daur ulang LIB elektrokimia dan nanogenerator triboelektrik (TENG) untuk mendaur ulang LFP bekas. Dalam reaktor daur ulang LIB elektrokimia, pasangan Cl−/ClO− yang dihasilkan secara elektrokimia dalam larutan NaCl digunakan sebagai mediator redoks untuk memecah LFP menjadi FePO4 dan Li+ melalui reaksi penargetan redoks tanpa bahan kimia tambahan. Selain itu, TENG yang memanfaatkan komponen buangan dari LIB termasuk casing, film aluminium-plastik, dan pengumpul arus dirancang untuk meminimalkan polutan sekunder secara drastis. Selain itu, TENG memanen energi angin, menghasilkan output sebesar 0,21 W untuk memberi daya pada sistem daur ulang elektrokimia dan mengisi daya baterai. Oleh karena itu, sistem yang diusulkan untuk mendaur ulang LFP bekas menunjukkan kemurnian tinggi (Li2CO3, 99,70% dan FePO4, 99,75%), fitur mandiri, prosedur pengolahan yang disederhanakan, dan keuntungan tinggi, yang dapat mendorong keberlanjutan teknologi LIB.
Baterai Li-ion telah membuat terobosan ke pasar kendaraan listrik dengan kepadatan energi yang tinggi, namun mereka masih mengalami kinetika lambat yang dibatasi oleh anoda grafit. Di sini, elektrolit yang memungkinkan pengisian cepat ekstrim (XFC) dari anoda grafit berukuran mikro tanpa pelapisan Li dirancang. Karakterisasi dan simulasi komprehensif tentang difusi Li+ dalam elektrolit curah, proses transfer muatan, dan interfase elektrolit padat (SEI) menunjukkan bahwa konduktivitas ionik yang tinggi, energi desolvasi Li+ yang rendah, dan SEI pelindung sangat penting untuk XFC. Berdasarkan kriteria, dua elektrolit pengisian cepat dirancang: tegangan rendah 1,8 m LiFSI dalam 1,3-dioksolana (untuk sel LiFePO4||grafit) dan tegangan tinggi 1,0 m LiPF6 dalam campuran 4-fluoroetilena karbonat dan asetonitril (7:3 per vol) (untuk LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2||sel grafit). Elektrolit sebelumnya memungkinkan elektroda grafit mencapai 180 mAh g−1 pada 50C (1C = 370 mAh g−1), yang 10 kali lebih tinggi daripada elektrolit konvensional. Elektrolit terakhir memungkinkan LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2||sel grafit (2 mAh cm−2, rasio N/P = 1) untuk memberikan kapasitas reversibel yang memecahkan rekor sebesar 170 mAh g−1 pada pengisian 4C dan pelepasan 0,3C . Karya ini mengungkap mekanisme kunci untuk XFC dan memberikan prinsip desain elektrolit instruktif untuk LIB pengisian cepat praktis dengan anoda grafit.
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.
Pada tanggal 15 April, tim R&D dari Changzhou Liyuan New Energy Co membuat pengumuman di Nanjing bahwa perusahaan telah membuat terobosan teknologi pada bahan katoda LFP, yang secara signifikan meningkatkan kinerja LFP, serta tingkat pengisian, pada suhu rendah.
Sebuah EV yang ditenagai oleh baterai LFP konvensional memiliki kelemahannya sendiri yang jelas dari kecemasan jangkauan, yaitu, jangkauannya sering kali sekitar 50% dari kisaran NEDC / WLTP / EPA yang diklaimnya pada suhu rendah seperti -20℃.
Bahan LFP baru, "LFP-1", diklaim dikembangkan oleh lebih dari 20 ahli R&D dari Pusat Penelitian Shenzhen setelah lebih dari 2.000 percobaan berulang dalam delapan tahun dan tim R&D telah memenangkan 5 paten dengan bahan tersebut.
Performa terobosan "LFP-1" dilaporkan dapat dicapai dengan membangun saluran transportasi ion lithium berkecepatan tinggi di dalam bahan katoda bersama dengan teknologi "bola energi" yang canggih; dan fitur bahan:
Meningkatkan tingkat kapasitas pengosongan baterai LFP dari 55% menjadi 85% pada -20℃ derajat, dan dari hampir nol menjadi 57% pada -40℃ derajat.
Mencapai jangkauan 500 kilometer hanya dalam 15 menit pengisian cepat tingkat 4C. Sebagai perbandingan, EV yang ditenagai oleh baterai LFP konvensional biasanya membutuhkan pengisian cepat 40 menit untuk mencapai jangkauan sekitar 550 kilometer.
Poworks
Poworks adalah produsen profesional dan pemasok senyawa lithium.
Panel surya pertama kali dibangun
Panel surya satu tahun kemudian
Basis tenaga surya lima tahun kemudian
