Yüksek Voltajlı Yüksek Enerji Yoğunluklu Li-ion Pilin Düşük Maliyetli ve Metalsiz Olduğu Bildirildi
| Jerry Huang
Editörün notu: Araştırmacılar, ekonomik ve metal içermeyen (çevre dostu) Lityum İyon Pilin yüksek voltajlı, yüksek enerji yoğunluklu elektrokimyasında çığır açan bir gelişme bildirdiler. Bu 4 V sınıfı organik lityum iyon pil, yüksek teorik kapasiteye ve yüksek voltaja sahipken, pratik katot malzemeleri ve elektrolitleri henüz keşfedilmemiş durumda.
Redox-Active Organik Küçük Moleküller Yüksek Voltajlı (>4 V) Lityum İyon Pil Katotları İçin Uygulanabilir mi?
Tarafından: Yuto Katsuyama, Hiroaki Kobayashi, Kazuyuki Iwase, Yoshiyuki Gambe, Itaru Honma | İlk yayın tarihi: 10 Mart 2022, Advanced Science'da
4 V Sınıfı Organik Lityum İyon Pil
Organik lityum iyon piller, yüksek teorik kapasiteleri nedeniyle büyük ilgi görürken, yüksek voltajlı organik katot malzemeleri henüz keşfedilmemiş durumda. 2200187 numaralı makalede, Yuto Katsuyama, Hiroaki Kobayashi, Itaru Honma ve iş arkadaşları, yüksek voltajda krokonik asidin elektrokimyasını bildirmektedir. Teorik ve deneysel araştırmalar, krokonik asitteki iki enolatın, enerji depolaması için kullanılabilecek yaklaşık 4 V redoks gösterdiğini doğrulamaktadır.
Soyut
Organik piller yüksek teorik kapasiteleri nedeniyle büyük ilgi görürken, yüksek voltajlı organik aktif maddeler (> 4 V vs Li/Li+) henüz keşfedilmemiş durumda. Burada, yoğunluk fonksiyonel teorisi hesaplamaları, hem dimetil sülfoksit hem de y-butirolakton (GBL) elektrolitlerinde lityum-iyon pil katot malzemesi olarak kullanım için krokonik asidin (CA) elektrokimyasını araştırmak için döngüsel voltametri ölçümleriyle birleştirilir. DFT hesaplamaları, CA dilityum tuzunun (CA–Li2), 4.0 V'nin üzerinde redoks reaksiyonlarına giren iki enolat grubuna ve GBL'de dört lityum iyonunu depolamak için 1949 Wh kg–1 malzeme düzeyinde teorik enerji yoğunluğuna sahip olduğunu göstermektedir; geleneksel inorganik ve bilinen organik katot malzemeleri. Döngüsel voltametri ölçümleri, her iki elektrolitte de ≈4 V'ta enolat grubu tarafından yüksek oranda tersine çevrilebilir bir redoks reaksiyonu ortaya koymaktadır. GBL'de lityum iyon pil katodu olarak CA'nın pil performans testleri, 3,9 ve 3,1 V'ta iki deşarj voltajı platosu ve beş döngüden sonra kapasite kaybı olmadan 102,2 mAh g–1 deşarj kapasitesi gösterir. Bilinen son teknoloji organik küçük moleküllere kıyasla daha yüksek deşarj voltajları ile CA, gelecekteki yüksek enerji yoğunluklu lityum iyon organik piller için ana katot malzemesi adayı olmayı vaat ediyor.
Referanslar:
- https://doi.org/10.1002/advs.202200187