50C snelladende Li-ionbatterijen met behulp van een grafietanode
|
Abstract
Li-ionbatterijen hebben hun intrede gemaakt op de markt voor elektrische voertuigen met hoge energiedichtheden, maar ze hebben nog steeds last van trage kinetiek die wordt beperkt door de grafietanode. Hier zijn elektrolyten ontworpen die extreem snel opladen (XFC) mogelijk maken van een grafietanode in microformaat zonder Li-plating. Uitgebreide karakterisering en simulaties van de diffusie van Li+ in het bulkelektrolyt, het ladingsoverdrachtproces en de vaste elektrolyt-interfase (SEI) tonen aan dat een hoge ionische geleidbaarheid, lage desolvatie-energie van Li+ en beschermende SEI essentieel zijn voor XFC. Op basis van het criterium worden twee snelladende elektrolyten ontworpen: laagspannings 1,8 m LiFSI in 1,3-dioxolaan (voor LiFePO4||grafietcellen) en hoogspannings 1,0 m LiPF6 in een mengsel van 4-fluorethyleencarbonaat en acetonitril (7:3 vol) (voor LiNi0.8Co0.1Mn0.102||grafietcellen). De voormalige elektrolyt stelt de grafietelektrode in staat om 180 mAh g−1 te bereiken bij 50°C (1C = 370 mAh g−1), wat 10 keer hoger is dan dat van een conventionele elektrolyt. De laatste elektrolyt zorgt ervoor dat LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2||grafietcellen (2 mAh cm−2, N/P-verhouding = 1) een recordbrekende omkeerbare capaciteit van 170 mAh g−1 leveren bij een lading van 4 ° C en een ontlading van 0,3 ° C . Dit werk onthult de belangrijkste mechanismen voor XFC en biedt leerzame elektrolytontwerpprincipes voor praktische snelladende LIB's met grafietanodes.
Referenties
- https://doi.org/10.1002/adma.202206020