Каким образом LiTFSI влияет на характеристики натриево-металлических батарей?
|
Примечание редактора: Натриево-металлические батареи важны для крупномасштабного хранения энергии и мобильных электронных устройств как устройства хранения энергии с высокой плотностью энергии и низкой стоимостью. Однако характеристики электролита и SEI ограничивают срок службы и скорость заряда/разряда натриево-металлических батарей. Чем отличается LiTFSI в натриево-металлических батареях? Вот пример. Благодаря специальному исследованию команды Шуан Вана.
Абстрактный
Создание богатого неорганическими веществами и прочного твердого электролитного межфазного слоя (SEI) является одним из важнейших подходов к улучшению электрохимических характеристик натриевых металлических батарей (SMB). Однако низкая проводимость и распределение обычных неорганических веществ в SEI нарушают диффузию Na+ и вызывают неравномерное осаждение натрия. В данной работе мы создаем уникальный SEI с равномерно распределенными высокопроводящими неорганическими веществами путем введения саморазрушающегося LiTFSI в карбонатный электролит на основе соли натрия. Эффект восстановительной конкуренции между LiTFSI и FEC способствует формированию SEI с равномерно распределенными неорганическими веществами. В этом SEI, благодаря высокой проводимости Li3N и неорганическим веществам, обеспечивает области быстрого переноса ионов и центры зарождения с высокой пропускной способностью для Na+, что способствует быстрому осаждению натрия с высокой скоростью. Таким образом, SEI, образованный из LiTFSI и FEC, позволяет ячейке Na∥Na3V2(PO4)3 демонстрировать сохранение емкости на уровне 89,15% (87,62 мА·ч·г⁻¹) при сверхвысокой скорости разряда 60 С после 10 000 циклов, в то время как ячейка без LiTFSI обеспечивает сохранение емкости только на уровне 48,44% даже после 8000 циклов. Более того, ячейка Na∥Na3V2(PO4)3 в корпусе типа «пакет» со специальным SEI демонстрирует стабильное сохранение емкости на уровне 92,05% при 10 С после 2000 циклов. Эта уникальная конструкция SEI демонстрирует новую стратегию, позволяющую аккумуляторам малого объема работать в условиях экстремально высоких скоростей разряда.
Авторские права © 2023 Американское химическое общество
Ссылка
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c08224