แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแรงดันสูงที่มีความหนาแน่นพลังงานสูงรายงานว่ามีต้นทุนต่ำและปราศจากโลหะ
| Jerry Huang
หมายเหตุบรรณาธิการ: นักวิจัยรายงานความก้าวหน้าทางไฟฟ้าเคมีที่มีความหนาแน่นสูงพลังงานสูงของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ประหยัดและปราศจากโลหะ (เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม) แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนออร์แกนิก 4 V-class นี้มีความจุตามทฤษฎีสูงและแรงดันสูง ในขณะที่วัสดุแคโทดและอิเล็กโทรไลต์ที่ใช้งานได้จริงยังคงไม่มีใครสำรวจ
โมเลกุลขนาดเล็กอินทรีย์รีดอกซ์แอคทีฟใช้ได้กับแคโทดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแรงดันสูง (>4 V) หรือไม่
โดย: Yuto Katsuyama, Hiroaki Kobayashi, Kazuyuki Iwase, Yoshiyuki Gambe, Itaru Honma | เผยแพร่ครั้งแรก: 10 มีนาคม 2022 บน Advanced Science
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอินทรีย์ V-Class จำนวน 4 ก้อน
ในขณะที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอินทรีย์ได้รับความสนใจอย่างมากเนื่องจากมีความจุตามทฤษฎีสูง แต่วัสดุแคโทดอินทรีย์ที่มีแรงดันสูงยังคงไม่ได้สำรวจ ในบทความหมายเลข 2200187 Yuto Katsuyama, Hiroaki Kobayashi, Itaru Honma และเพื่อนร่วมงานรายงานเคมีไฟฟ้าของกรด croconic ที่ไฟฟ้าแรงสูง การตรวจสอบทางทฤษฎีและการทดลองยืนยันว่า enolates ทั้งสองชนิดในกรด croconic แสดงค่ารีดอกซ์ 4 V ซึ่งสามารถนำไปใช้ในการจัดเก็บพลังงานได้
เชิงนามธรรม
ในขณะที่แบตเตอรี่ออร์แกนิกได้รับความสนใจอย่างมากเนื่องจากมีความจุตามทฤษฎีสูง แต่วัสดุแอคทีฟอินทรีย์แรงดันสูง (> 4 V เทียบกับ Li/Li+) ก็ยังคงไม่ถูกสำรวจ ในที่นี้ การคำนวณทฤษฎีฟังก์ชันความหนาแน่นจะรวมกับการวัดโวลต์แทมเมทรีแบบวนรอบเพื่อตรวจสอบเคมีไฟฟ้าของกรดโครโคนิก (CA) เพื่อใช้เป็นวัสดุแคโทดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในอิเล็กโทรไลต์ไดเมทิลซัลฟอกไซด์และ γ-บิวทิโรแลคโตน (GBL) การคำนวณ DFT แสดงให้เห็นว่าเกลือ CA dilitium (CA–Li2) มีกลุ่มอีโนเลตสองกลุ่มที่ได้รับปฏิกิริยารีดอกซ์ที่สูงกว่า 4.0 V และความหนาแน่นของพลังงานตามทฤษฎีระดับวัสดุที่ 1949 Wh kg-1 สำหรับเก็บลิเธียมไอออนสี่ตัวใน GBL—เกินค่าของทั้งสอง วัสดุแคโทดอินทรีย์ทั่วไปและที่รู้จัก การวัดแบบ Cyclic-voltammetry เผยให้เห็นปฏิกิริยารีดอกซ์ที่ย้อนกลับได้สูงโดยกลุ่มอีโนเลตที่ ≈4 V ในอิเล็กโทรไลต์ทั้งสอง การทดสอบประสิทธิภาพแบตเตอรี่ของ CA เป็นแคโทดของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนใน GBL แสดงแรงดันไฟฟ้าคายประจุ 2 ระดับที่ 3.9 และ 3.1 V และความสามารถในการคายประจุ 102.2 mAh g-1 โดยไม่มีการสูญเสียความจุหลังจากห้ารอบ ด้วยแรงดันไฟฟ้าในการคายประจุที่สูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับโมเลกุลขนาดเล็กอินทรีย์ที่เป็นที่รู้จักและล้ำสมัย CA สัญญาว่าจะเป็นผู้สมัครวัสดุแคโทดที่สำคัญสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอินทรีย์ความหนาแน่นสูงในอนาคต
ข้อมูลอ้างอิง:
- https://doi.org/10.1002/advs.202200187