20 июл 2023 349

Революционное открытие: новая литиевая соль с «самоочисткой» может увеличить мощность и продолжительность работы батарей

Литиевые металлические батареи считаются одними из наиболее эффективных и мощных источников питания для электронных устройств. Однако проблемой для этих батарей является образование дендритов и коррозия литиевого анода, что сокращает их жизненный цикл. Исследователи из Университета Цинхуа в Китае разработали новую литиевую соль, которая может улучшить характеристики литиевых металлических батарей.

Новая соль, названная LiFEA, обладает особенной молекулярной геометрией, которая способствует образованию защитного слоя на поверхности анодов из металлического лития. Этот слой, называемый интерфейсом твердого электролита (SEI), содержит неорганические материалы и обеспечивает защиту анода от коррозии.

Исследователи провели тесты и обнаружили, что добавление соли LiFEA в электролиты ускоряет разложение первоначально образованного SEI в три раза. Это способствует улучшению производительности литиевых металлических батарей, так как соль замедляет коррозию анода и рост дендритов.

Образование богатого неорганическими веществами слоя SEI с помощью механизма самоочистки. a) Химическая структура псевдокоронного эфироподобного LiFEA. μ, дипольный момент LiFEA. b) Органический богатый слой SEI в карбонатном электролите и пористой морфологии отложений лития. c) Образование обогащенного неорганическими веществами SEI путем повторной самоочистки и разложения электролита в электролите LiFEA. d) Богатый неорганическими веществами слой SEI, индуцированный LiFEA-содержащим электролитом и однородной морфологией отложений лития.

Новая литиевая соль, которую мы разработали, имеет способность самоочищаться, образуя новые структуры, которые улучшают производительность батарей. Мы верим, что наша работа позволит увеличить плотность энергии и мощность батарей, что означает более быструю зарядку, большее ускорение и больший пробег для электромобилей

— Кай Лю, один из исследователей.

В тестах, проведенных учеными, ячейки, содержащие соль LiFEA, показали отличные результаты. Ячейка с плотностью мощности 310 Вт/кг достигла плотности мощности около 410 Вт/кг при разрядном токе 6,59 мА/см². После 100 циклов использования при условиях быстрой езды на велосипеде, эти ячейки сохранили 81% своей емкости.

Дальнейшее развитие этой новой литиевой соли может привести к созданию эффективных и высокоэнергетических литиевых металлических батарей для широкого спектра применений, включая электромобили. Основное внимание исследователей сейчас сосредоточено на улучшении молекулярной структуры соли и ее дальнейшем улучшении на промышленном уровне.