Ang High-Voltage na High-Energy-Density na Li-ion na Baterya ay Iniulat na Mababang Gastos At Walang Metal
| Jerry Huang
Tala ng editor: Iniulat ng mga mananaliksik ang isang pambihirang tagumpay na high-voltage high-energy-density electrochemistry ng Lithium-ion Battery na matipid at walang metal (environment-friendly). Ang 4 na V-class na organic na lithium-ion na baterya na ito ay nagtatampok ng mataas na teoretikal na kapasidad at mataas na boltahe, habang ang kanilang mga praktikal na materyales sa cathode at mga electrolyte ay nananatiling hindi ginalugad.
Naaangkop ba ang Redox-Active Organic Small Molecules para sa High-Voltage (>4 V) Lithium-Ion Battery Cathode?
Ni: Yuto Katsuyama, Hiroaki Kobayashi, Kazuyuki Iwase, Yoshiyuki Gambe, Itaru Honma | Unang nai-publish: 10 Marso 2022 sa Advanced Science
4 na V-Class na Organic na Lithium-Ion na Baterya
Habang ang mga organikong lithium-ion na baterya ay nakakuha ng malaking atensyon dahil sa kanilang mataas na teoretikal na kapasidad, ang mataas na boltahe na mga organikong cathode na materyales ay nananatiling hindi ginalugad. Sa artikulong numero 2200187, iniulat nina Yuto Katsuyama, Hiroaki Kobayashi, Itaru Honma, at mga katrabaho ang electrochemistry ng croconic acid sa mataas na boltahe. Kinumpirma ng mga teoretikal at pang-eksperimentong pagsisiyasat na ang dalawang enolate sa croconic acid ay nagpapakita sa paligid ng 4 V redox, na maaaring magamit para sa pag-iimbak ng enerhiya.
Abstract
Habang ang mga organikong baterya ay nakakaakit ng malaking atensyon dahil sa kanilang mataas na teoretikal na kapasidad, ang mataas na boltahe na mga organikong aktibong materyales (> 4 V vs Li/Li+) ay nananatiling hindi ginagalugad. Dito, pinagsama ang density functional theory calculations sa cyclic voltammetry measurements para maimbestigahan ang electrochemistry ng croconic acid (CA) para magamit bilang lithium-ion battery cathode material sa parehong dimethyl sulfoxide at γ-butyrolactone (GBL) electrolytes. Ipinapakita ng mga kalkulasyon ng DFT na ang CA dilitium salt (CA–Li2) ay may dalawang enolate group na sumasailalim sa redox reactions sa itaas ng 4.0 V at isang material-level na theoretical energy density na 1949 Wh kg–1 para sa pag-iimbak ng apat na lithium ions sa GBL—higit sa halaga ng pareho. conventional inorganic at kilalang organic cathode materials. Ang mga sukat ng cyclic-voltammetry ay nagpapakita ng lubos na nababaligtad na redox na reaksyon ng enolate group sa ≈4 V sa parehong electrolytes. Ang mga pagsubok sa pagganap ng baterya ng CA bilang lithium-ion battery cathode sa GBL ay nagpapakita ng dalawang discharge voltage plateau sa 3.9 at 3.1 V, at isang discharge capacity na 102.2 mAh g–1 na walang pagkawala ng kapasidad pagkatapos ng limang cycle. Sa mas mataas na mga boltahe ng discharge kumpara sa mga kilalang, makabagong organic na maliliit na molekula, nangangako ang CA na maging pangunahing kandidato ng materyal na cathode para sa hinaharap na high-energy-density na mga organic na baterya ng lithium-ion.
Mga sanggunian:
- https://doi.org/10.1002/advs.202200187