Bateria de íons de lítio de alta tensão e alta densidade energética é considerada de baixo custo e livre de metais
| Jerry Huang
Nota do editor: Os pesquisadores relatam uma eletroquímica inovadora de alta tensão e alta densidade de energia da bateria de íons de lítio que é econômica e livre de metais (amiga do meio ambiente). Esta bateria orgânica de íon de lítio de classe 4 V apresenta alta capacidade teórica e alta tensão, enquanto seus materiais catódicos e eletrólitos práticos permanecem inexplorados.
As pequenas moléculas orgânicas redox-ativas são aplicáveis para cátodos de bateria de íons de lítio de alta tensão (>4 V)?
Por: Yuto Katsuyama, Hiroaki Kobayashi, Kazuyuki Iwase, Yoshiyuki Gambe, Itaru Honma | Publicado pela primeira vez: 10 de março de 2022 na Advanced Science
4 baterias de íon de lítio orgânico classe V
Enquanto as baterias orgânicas de íons de lítio atraíram grande atenção devido às suas altas capacidades teóricas, os materiais catódicos orgânicos de alta tensão permanecem inexplorados. No artigo número 2200187, Yuto Katsuyama, Hiroaki Kobayashi, Itaru Honma e colaboradores relatam a eletroquímica do ácido crocônico em alta voltagem. Investigações teóricas e experimentais confirmam que os dois enolatos em ácido crocônico apresentam cerca de 4 V redox, que podem ser utilizados para armazenamento de energia.
Abstrato
Enquanto as baterias orgânicas têm atraído grande atenção devido às suas altas capacidades teóricas, os materiais ativos orgânicos de alta tensão (> 4 V vs Li/Li+) permanecem inexplorados. Aqui, os cálculos da teoria funcional da densidade são combinados com medições de voltametria cíclica para investigar a eletroquímica do ácido crocônico (CA) para uso como um material de cátodo de bateria de íons de lítio em eletrólitos de dimetil sulfóxido e γ-butirolactona (GBL). Cálculos de DFT demonstram que o sal de dilítio CA (CA-Li2) tem dois grupos enolatos que sofrem reações redox acima de 4,0 V e uma densidade de energia teórica em nível de material de 1949 Wh kg–1 para armazenar quatro íons de lítio em GBL – excedendo o valor de ambos materiais catódicos inorgânicos convencionais e orgânicos conhecidos. As medições de voltametria cíclica revelam uma reação redox altamente reversível pelo grupo enolato em ≈4 V em ambos os eletrólitos. Testes de desempenho de bateria de CA como cátodo de bateria de íons de lítio em GBL mostram dois platôs de tensão de descarga em 3,9 e 3,1 V e uma capacidade de descarga de 102,2 mAh g–1 sem perda de capacidade após cinco ciclos. Com as voltagens de descarga mais altas em comparação com as moléculas pequenas orgânicas conhecidas e de última geração, a CA promete ser um candidato principal a material catódico para futuras baterias orgânicas de íons de lítio de alta densidade de energia.
Referências:
- https://doi.org/10.1002/advs.202200187