Baterias de íon de lítio de carga rápida 50C usando um ânodo de grafite
|
Abstrato
As baterias de íon-lítio invadiram o mercado de veículos elétricos com altas densidades de energia, mas ainda sofrem de cinética lenta limitada pelo ânodo de grafite. Aqui, eletrólitos que permitem carregamento extremamente rápido (XFC) de um ânodo de grafite microdimensionado sem revestimento de Li são projetados. Caracterização abrangente e simulações sobre a difusão de Li+ no eletrólito a granel, processo de transferência de carga e a interfase de eletrólito sólido (SEI) demonstram que alta condutividade iônica, baixa energia de dessolvatação de Li+ e SEI protetor são essenciais para XFC. Com base no critério, dois eletrólitos de carregamento rápido são projetados: LiFSI de 1,8 m de baixa tensão em 1,3-dioxolano (para células LiFePO4||grafite) e LiPF6 de 1,0 m de alta tensão em uma mistura de carbonato de 4-fluoroetileno e acetonitrila (7:3 por vol) (para células LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2||grafite). O eletrólito anterior permite que o eletrodo de grafite atinja 180 mAh g−1 a 50C (1C = 370 mAh g−1), que é 10 vezes maior do que um eletrólito convencional. O último eletrólito permite que as células LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2||grafite (2 mAh cm−2, relação N/P = 1) forneçam uma capacidade reversível recorde de 170 mAh g−1 com carga de 4C e descarga de 0,3C . Este trabalho revela os principais mecanismos para XFC e fornece princípios instrutivos de design de eletrólitos para LIBs práticos de carregamento rápido com anodos de grafite.
Referências
- https://doi.org/10.1002/adma.202206020