LiTFSI สร้างความแตกต่างให้กับแบตเตอรี่โซเดียม-โลหะอย่างไร?
|
หมายเหตุของบรรณาธิการ: แบตเตอรี่โซเดียม-เมทัลมีความสำคัญต่อการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เคลื่อนที่ในฐานะอุปกรณ์จัดเก็บพลังงานที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงและมีต้นทุนต่ำ อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพของอิเล็กโทรไลต์และ SEI จำกัดอายุการใช้งานและอัตราการชาร์จ/คายประจุของแบตเตอรี่โซเดียม-เมทัล LiTFSI สร้างความแตกต่างให้กับแบตเตอรี่โซเดียม-เมทัลอย่างไร นี่คือตัวอย่าง ขอบคุณการวิจัยพิเศษจากทีม Shuang Wan
เชิงนามธรรม
การสร้างอินเตอร์เฟสอิเล็กโทรไลต์ของแข็งที่มีอนินทรีย์และแข็งแรง (SEI) เป็นหนึ่งในแนวทางที่สำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพทางเคมีไฟฟ้าของแบตเตอรี่โซเดียมเมทัล (SMB) อย่างไรก็ตาม การนำไฟฟ้าต่ำและการกระจายตัวของสารอนินทรีย์ทั่วไปใน SEI จะรบกวนการแพร่กระจายของ Na+ และทำให้เกิดการสะสมของโซเดียมที่ไม่สม่ำเสมอ ที่นี่ เราสร้าง SEI ที่ไม่ซ้ำใครด้วยสารอนินทรีย์ที่มีการนำไฟฟ้าสูงที่กระจายอย่างสม่ำเสมอโดยการนำ LiTFSI ที่เสียสละตัวเองเข้าไปในอิเล็กโทรไลต์คาร์บอเนตที่เป็นเกลือโซเดียม ผลกระทบจากการแข่งขันที่ลดลงระหว่าง LiTFSI และ FEC อำนวยความสะดวกในการสร้าง SEI ด้วยสารอนินทรีย์ที่กระจายอย่างสม่ำเสมอ ซึ่ง Li3N ที่มีการนำไฟฟ้าสูงและสารอนินทรีย์จะให้โดเมนการขนส่งไอออนอย่างรวดเร็วและไซต์นิวเคลียสที่มีฟลักซ์สูงสำหรับ Na+ จึงเอื้อต่อการสะสมโซเดียมอย่างรวดเร็วในอัตราที่สูง ดังนั้น SEI ที่ได้จาก LiTFSI และ FEC ทำให้เซลล์ Na∥Na3V2(PO4)3 สามารถรักษาความจุได้ 89.15% (87.62 mA hg–1) ในอัตราสูงสุดที่ 60 องศาเซลเซียส หลังจาก 10,000 รอบ ในขณะที่เซลล์ที่ไม่มี LiTFSI สามารถรักษาความจุได้เพียง 48.44% แม้จะผ่านไป 8,000 รอบแล้วก็ตาม ยิ่งไปกว่านั้น เซลล์ถุง Na∥Na3V2(PO4)3 ที่มี SEI พิเศษนั้นสามารถรักษาความจุได้อย่างเสถียรที่ 92.05% ที่อุณหภูมิ 10 องศาเซลเซียส หลังจาก 2,000 รอบ การออกแบบ SEI ที่เป็นเอกลักษณ์นี้แสดงให้เห็นถึงกลยุทธ์ใหม่ในการขับเคลื่อน SMB ให้ทำงานภายใต้เงื่อนไขอัตราสูงสุด
ลิขสิทธิ์ © 2023 สมาคมเคมีอเมริกัน
อ้างอิง
ภาษาไทย: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c08224