Szybkie ładowanie akumulatorów litowo-jonowych 50C za pomocą anody grafitowej
|
Abstrakcyjny
Akumulatory litowo-jonowe wkroczyły na rynek pojazdów elektrycznych z wysoką gęstością energii, ale nadal cierpią z powodu powolnej kinetyki ograniczonej przez anodę grafitową. Tutaj zaprojektowano elektrolity umożliwiające ekstremalnie szybkie ładowanie (XFC) mikrorozmiarowej anody grafitowej bez powlekania Li. Kompleksowa charakterystyka i symulacje dyfuzji Li+ w elektrolicie luzem, proces przenoszenia ładunku i interfaza elektrolitu stałego (SEI) pokazują, że wysoka przewodność jonowa, niska energia desolwatacji Li+ i ochronny SEI są niezbędne dla XFC. W oparciu o kryterium projektuje się dwa szybko ładujące się elektrolity: niskonapięciowy LiFSI 1,8 m w 1,3-dioksolanie (dla ogniw LiFePO4||grafitowy) oraz wysokonapięciowy 1,0 m LiPF6 w mieszaninie węglanu 4-fluoroetylenu i acetonitrylu (7:3 obj.) (dla ogniw LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2||grafitowych). Poprzedni elektrolit pozwala na osiągnięcie przez elektrodę grafitową 180 mAh g-1 w temperaturze 50°C (1C = 370 mAh g-1), czyli 10 razy więcej niż w przypadku konwencjonalnego elektrolitu. Ten ostatni elektrolit umożliwia ogniwom LiNi0,8Co0,1Mn0,1O2||grafitowi (2 mAh cm−2, stosunek N/P = 1) osiągnięcie rekordowej pojemności odwracalnej 170 mAh g−1 przy ładowaniu w temperaturze 4C i rozładowywaniu w temperaturze 0,3C . Prace te ujawniają kluczowe mechanizmy XFC i dostarczają pouczających zasad projektowania elektrolitów do praktycznych, szybko ładujących się LIB z anodami grafitowymi.
Bibliografia
- https://doi.org/10.1002/adma.202206020