Bateri Li-ion Ketumpatan Tenaga Tinggi Voltan Tinggi Dilaporkan Murah Dan Tanpa Logam
| Jerry Huang
Nota editor: Penyelidik melaporkan penemuan elektrokimia ketumpatan tenaga tinggi voltan tinggi Bateri Litium-ion yang menjimatkan dan bebas logam (mesra alam sekitar). Bateri litium-ion organik 4 kelas V ini mempunyai kapasiti teori yang tinggi dan voltan tinggi, manakala bahan katod dan elektrolit praktikalnya masih belum diterokai.
Adakah Molekul Kecil Organik Aktif Redoks Berkenaan untuk Katod Bateri Litium-Ion Voltan Tinggi (>4 V)?
Oleh: Yuto Katsuyama, Hiroaki Kobayashi, Kazuyuki Iwase, Yoshiyuki Gambe, Itaru Honma | Pertama diterbitkan: 10 Mac 2022 tentang Sains Lanjutan
4 Bateri Litium-Ion Organik Kelas V
Walaupun bateri litium-ion organik telah menarik perhatian besar kerana kapasiti teorinya yang tinggi, bahan katod organik voltan tinggi masih belum diterokai. Dalam artikel nombor 2200187, Yuto Katsuyama, Hiroaki Kobayashi, Itaru Honma dan rakan sekerja melaporkan elektrokimia asid croconic pada voltan tinggi. Penyiasatan teori dan eksperimen mengesahkan dua enolat dalam asid croconic menunjukkan sekitar 4 V redoks, yang boleh digunakan untuk penyimpanan tenaga.
Abstrak
Walaupun bateri organik telah menarik perhatian besar kerana kapasiti teorinya yang tinggi, bahan aktif organik voltan tinggi (> 4 V vs Li/Li+) masih belum diterokai. Di sini, pengiraan teori fungsi ketumpatan digabungkan dengan pengukuran voltammetri kitaran untuk menyiasat elektrokimia asid croconic (CA) untuk digunakan sebagai bahan katod bateri lithium-ion dalam kedua-dua dimetil sulfoksida dan elektrolit γ-butyrolactone (GBL). Pengiraan DFT menunjukkan bahawa garam CA dilitium (CA–Li2) mempunyai dua kumpulan enolat yang mengalami tindak balas redoks melebihi 4.0 V dan ketumpatan tenaga teori tahap bahan 1949 Wh kg–1 untuk menyimpan empat ion litium dalam GBL—melebihi nilai kedua-duanya. bahan katod bukan organik konvensional dan diketahui. Pengukuran voltammetri kitaran mendedahkan tindak balas redoks yang sangat boleh diterbalikkan oleh kumpulan enolat pada ≈4 V dalam kedua-dua elektrolit. Ujian prestasi bateri CA sebagai katod bateri lithium-ion dalam GBL menunjukkan dua dataran tinggi voltan nyahcas pada 3.9 dan 3.1 V, dan kapasiti nyahcas 102.2 mAh g–1 tanpa kehilangan kapasiti selepas lima kitaran. Dengan voltan nyahcas yang lebih tinggi berbanding molekul kecil organik yang terkenal dan terkini, CA berjanji untuk menjadi calon bahan katod utama untuk bateri organik litium-ion berketumpatan tinggi tenaga pada masa hadapan.
Rujukan:
- https://doi.org/10.1002/advs.202200187