Welk verschil maakt LiTFSI in natriummetaalbatterijen?
|
Noot van de redactie: Natriummetaalbatterijen zijn belangrijk voor grootschalige energieopslag en mobiele elektronische apparaten als energieopslagapparaat met een hoge energiedichtheid en lage kosten. De prestaties van elektrolyt en SEI beperken echter de levensduur en de laad-/ontlaadsnelheid van natriummetaalbatterijen. Wat is het verschil tussen LiTFSI en natriummetaalbatterijen? Hier is een voorbeeld. Dankzij speciaal onderzoek van het Shuang Wan-team.
Abstract
Het construeren van een anorganisch-rijke en robuuste vaste elektrolyt-interfase (SEI) is een van de cruciale benaderingen om de elektrochemische prestaties van natriummetaalbatterijen (SMB's) te verbeteren. De lage geleidbaarheid en distributie van veel voorkomende anorganische stoffen in SEI verstoren echter de Na+-diffusie en induceren een ongelijkmatige natriumafzetting. Hier construeren we een unieke SEI met gelijkmatig verspreide, hooggeleidende anorganische stoffen door een zelfopofferende LiTFSI in de natriumzout-basecarbonaat-elektrolyt te introduceren. Het reductieve concurrentie-effect tussen LiTFSI en FEC vergemakkelijkt de vorming van de SEI met gelijkmatig verspreide anorganische stoffen. Hierbij bieden de hooggeleidende Li3N en anorganische stoffen snelle ionentransportdomeinen en high-flux nucleatieplaatsen voor Na+, wat bevorderlijk is voor snelle natriumafzetting met een hoge snelheid. De SEI afgeleid van LiTFSI en FEC zorgt er daarom voor dat de Na∥Na3V2(PO4)3-cel een capaciteitsbehoud van 89,15% (87,62 mA · hg–1) laat zien bij een ultrahoge temperatuur van 60 °C na 10.000 cycli, terwijl de cel zonder LiTFSI slechts 48,44% capaciteitsbehoud laat zien, zelfs na 8000 cycli. Bovendien vertoont de Na∥Na3V2(PO4)3-pocketcel met de speciale SEI een stabiel capaciteitsbehoud van 92,05% bij 10 °C na 2000 cycli. Dit unieke SEI-ontwerp illustreert een nieuwe strategie om kleine en middelgrote bedrijven aan te zetten tot extreem hoge temperaturen.
Copyright © 2023 American Chemical Society
Referentie
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c08224