แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบชาร์จเร็ว 50C โดยใช้แกรไฟต์แอโนด
|
เชิงนามธรรม
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้รุกเข้าสู่ตลาดรถยนต์ไฟฟ้าด้วยความหนาแน่นของพลังงานสูง แต่ยังคงประสบปัญหาจลนพลศาสตร์ที่ช้าซึ่งจำกัดโดยขั้วบวกกราไฟท์ ที่นี่ อิเล็กโทรไลต์ที่เปิดใช้งานการชาร์จอย่างรวดเร็วสุดขีด (XFC) ของแอโนดกราไฟท์ขนาดเล็กโดยไม่ต้องชุบ Li ได้รับการออกแบบ การแสดงลักษณะเฉพาะและการจำลองที่ครอบคลุมเกี่ยวกับการแพร่กระจายของ Li+ ในอิเล็กโทรไลต์จำนวนมาก กระบวนการถ่ายโอนประจุ และโซลิดอิเล็กโทรไลต์อินเตอร์เฟส (SEI) แสดงให้เห็นว่าการนำไอออนสูง พลังงานการละลายต่ำของ Li+ และ SEI การป้องกันเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับ XFC ตามเกณฑ์นี้ อิเล็กโทรไลต์ที่ชาร์จเร็วสองตัวได้รับการออกแบบ: LiFSI แรงดันต่ำ 1.8 ม. ใน 1,3-ไดออกโซเลน (สำหรับ LiFePO4|| เซลล์กราไฟต์) และ LiPF6 แรงดันสูง 1.0 ม. ในส่วนผสมของ 4-ฟลูออโรเอทิลีนคาร์บอเนตและอะซิโตไนไตรล์ (7:3 โดยปริมาตร) (สำหรับ LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2||เซลล์กราไฟท์) อิเล็กโทรไลต์แบบเดิมช่วยให้อิเล็กโทรดกราไฟท์มีอุณหภูมิ 180 mAh g-1 ที่ 50C (1C = 370 mAh g-1) ซึ่งสูงกว่าอิเล็กโทรไลต์ทั่วไปถึง 10 เท่า อิเล็กโทรไลต์หลังทำให้ LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2||เซลล์กราไฟท์ (2 mAh cm−2, อัตราส่วน N/P = 1) ให้ความจุแบบย้อนกลับได้ทำลายสถิติที่ 170 mAh g-1 ที่การชาร์จ 4C และการคายประจุ 0.3C . งานนี้เผยให้เห็นกลไกสำคัญสำหรับ XFC และให้หลักการออกแบบอิเล็กโทรไลต์ที่ให้คำแนะนำสำหรับ LIB ที่ชาร์จอย่างรวดเร็วในทางปฏิบัติด้วยแกรไฟต์แอโนด
อ้างอิง
- https://doi.org/10.1002/adma.202206020