Batterie agli ioni di litio a carica rapida da 50 °C utilizzando un anodo di grafite
|
Astratto
Le batterie agli ioni di litio hanno fatto breccia nel mercato dei veicoli elettrici con densità di energia elevate, ma soffrono ancora di una cinetica lenta limitata dall'anodo di grafite. Qui vengono progettati elettroliti che consentono una ricarica estremamente rapida (XFC) di un anodo di grafite microdimensionato senza placcatura al litio. La caratterizzazione e le simulazioni complete sulla diffusione di Li+ nell'elettrolita sfuso, nel processo di trasferimento di carica e nell'interfase dell'elettrolita solido (SEI) dimostrano che un'elevata conduttività ionica, una bassa energia di desolvatazione di Li+ e la SEI protettiva sono essenziali per XFC. In base al criterio, vengono progettati due elettroliti a carica rapida: LiFSI a bassa tensione da 1,8 m in 1,3-diossolano (per celle LiFePO4||grafite) e LiPF6 ad alta tensione da 1,0 m in una miscela di 4-fluoroetilene carbonato e acetonitrile (7:3 per vol) (per celle di grafite LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2||). Il primo elettrolita consente all'elettrodo di grafite di raggiungere 180 mAh g−1 a 50°C (1C = 370 mAh g−1), che è 10 volte superiore a quello di un elettrolita convenzionale. Quest'ultimo elettrolita consente alle celle di LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2|| di grafite (2 mAh cm−2, rapporto N/P = 1) di fornire una capacità reversibile da record di 170 mAh g−1 a 4°C di carica e 0,3°C di scarica . Questo lavoro svela i meccanismi chiave per XFC e fornisce istruttivi principi di progettazione degli elettroliti per pratici LIB a ricarica rapida con anodi di grafite.
Riferimenti
- https://doi.org/10.1002/adma.202206020