Fluoro sartoriale

8 giugno 2023

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da Science China Press

In uno studio pubblicato sulla rivista Science China Chemistry, il carbonato ciclico fluorurato (DFEC) è stato introdotto nell'elettrolita etereo come additivo che forma SEI. L'elettrolita modificato potrebbe migliorare l'interfaccia dell'anodo metallico di litio e ottenere un'elevata efficienza e una lunga stabilità del ciclo degli LMB.

Gli LMB sono considerati il ​​sistema di batterie di prossima generazione più promettente grazie all'elevata capacità specifica (3860 mAh g−1) e al basso potenziale dell'elettrodo (-3,04 V rispetto a SHE) dell'anodo metallico al litio.

Tuttavia, ci sono molti fattori limitanti che limitano lo sviluppo degli LMB, come una reazione collaterale tra l'anodo di Li e l'elettrolita, la crescita del dendrite di Li e un grave effetto sul volume dell'anodo di Li, ecc., che portano a una bassa efficienza coulombiana (CE) e scarso ciclo di vita. L'interfase stabile dell'elettrolita solido (SEI) è la chiave per ottenere un'elevata efficienza e una stabilità del ciclo lungo degli LMB.

La regolazione del SEI attraverso l'ottimizzazione dell'elettrolita è considerata un modo efficiente ed economico per migliorare l'interfaccia dell'anodo metallico di litio. Pertanto, è fondamentale progettare una formulazione elettrolitica che possa formare un SEI stabile, la chiave è la scelta dei solventi e dell'additivo filmogeno.

Recentemente, il Prof. Renjie Chen e il Prof. Ji Qian hanno proposto un elettrolita misto etere-estere in cui il carbonato trans-difluoroetilene (DFEC) è stato introdotto nell'elettrolita etereo come additivo filmogeno. In primo luogo, l'elettrolita etereo ha una buona stabilità antiriduzione con il litio metallico. In secondo luogo, a causa del livello inferiore di LUMO di DFEC, può essere ridotto preferenzialmente durante il ciclo iniziale, formando SEI ricco di LiF sull'anodo di metallo Li.

Il SEI ricco di LiF può inibire la crescita del dendrite di litio, alleviare le reazioni collaterali e indurre una densa deposizione di litio. Grazie ai vantaggi sopra menzionati, gli LMB che utilizzano elettrolita modificato mostrano un'elevata efficienza e prestazioni cicliche stabili. Il primo autore di questo articolo è Tianyang Xue, uno studente laureato presso l'Istituto di Tecnologia di Pechino, e gli autori corrispondenti sono il Prof. Renjie Chen, il Prof. Ji Qian e il Prof. Xingming Guo.

Emergono quindi alcune implicazioni per la progettazione di un elettrolita in grado di aumentare l'elevata efficienza e la stabilità del ciclo lungo degli LMB. Questo lavoro esplora la chimica dell'interfase degli LMB e fornisce importanti spunti per ulteriori studi sul nuovo sistema elettrolitico per gli LMB.

Maggiori informazioni: Tianyang Xue et al, Adattamento dell'interfase dell'elettrolita solido ricco di fluoro per aumentare l'alta efficienza e la stabilità del ciclo lungo delle batterie al litio metallico, Science China Chemistry (2023). DOI: 10.1007/s11426-022-1623-2

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