LiTFSI Sodyum Metal Pillerde Nasıl Fark Yaratır?
|
Editörün notu: Sodyum metal piller, yüksek enerji yoğunluğuna ve düşük maliyete sahip bir enerji depolama aygıtı olarak büyük ölçekli enerji depolama ve mobil elektronik cihazlar için önemlidir. Ancak, elektrolit ve SEI'nin performansı, sodyum metal pillerin çevrim ömrünü ve şarj/deşarj oranını sınırlar. LiTFSI, sodyum metal pillerde nasıl bir fark yaratır? İşte bir örnek. Shuang Wan ekibinin özel bir araştırması sayesinde.
Soyut
İnorganik açıdan zengin ve sağlam bir katı elektrolit ara fazı (SEI) oluşturmak, sodyum metal pillerinin (SMB'ler) elektrokimyasal performansını iyileştirmenin en önemli yaklaşımlarından biridir. Ancak, SEI'deki yaygın inorganiklerin düşük iletkenliği ve dağılımı, Na+ difüzyonunu bozar ve düzensiz sodyum birikimine neden olur. Burada, sodyum tuzu bazlı karbonat elektrolitine bir öz fedakarlık LiTFSI ekleyerek eşit şekilde dağılmış yüksek iletkenliğe sahip inorganiklerle benzersiz bir SEI oluşturuyoruz. LiTFSI ve FEC arasındaki indirgeyici rekabet etkisi, eşit şekilde dağılmış inorganiklerle SEI oluşumunu kolaylaştırır. Yüksek iletkenliğe sahip Li3N ve inorganikler, Na+ için hızlı iyon taşıma alanları ve yüksek akışlı nükleasyon bölgeleri sağlar ve böylece yüksek oranda hızlı sodyum birikimine elverişli hale gelir. Bu nedenle, LiTFSI ve FEC'den türetilen SEI, Na∥Na3V2(PO4)3 hücresinin 10.000 döngüden sonra 60 C'lik ultra yüksek bir oranda %89,15 kapasite tutma (87,62 mA hg–1) göstermesini sağlarken, LiTFSI'siz hücre 8000 döngüden sonra bile yalnızca %48,44 kapasite tutma sağlar. Dahası, özel SEI'ye sahip Na∥Na3V2(PO4)3 kese hücresi 2000 döngüden sonra 10 C'de %92,05'lik kararlı bir kapasite tutma sunar. Bu benzersiz SEI tasarımı, SMB'leri aşırı yüksek oranlı koşullar altında çalıştırmak için yeni bir stratejiyi açıklar.
Telif Hakkı © 2023 Amerikan Kimya Derneği
Referans
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c08224