Metoden för att frikoppla och kvantifiera "aktiv Li" och "död Li." Kredit:NIMTE
En forskargrupp ledd av Prof. Liu Zhaoping vid Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) har föreslagit ett analytiskt tillvägagångssätt för att kvantitativt utvärdera reversibiliteten och irreversibiliteten hos praktiska litium-metallbatterier (LMB) ). Deras studie publicerades i Nature Energy .
Tack vare sin utmärkta energitäthet är LMBs erkända som ett viktigt fokus inom batteriteknikområdet. Den dåliga elektrokemiska reversibiliteten hos litiummetallanoder har emellertid blivit en stor flaskhals för att förbättra cykellivslängden för LMB; därför är noggrann analys av reversibiliteten hos litiummetallanoder en viktig förutsättning för utvecklingen av långlivade LMBs.
På grund av den överdrivna "litiumreservoaren" i anoden som kontinuerligt kompenserar för den irreversibla förlusten av litium under cykling, förblir den verkliga reversibiliteten för litiummetallanoden ett olöst pussel.
Med detta i åtanke har forskarna vid NIMTE utvecklat en innovativ metod för att kvantitativt skilja aktivt från inaktivt litium i den cyklade litiummetallanoden i ett praktiskt litiumbatterisystem. Denna metod möjliggör således, för första gången, noggrann kvantifiering av den elektrokemiska reversibiliteten hos en litiummetallanod.
Med tanke på att den fasta elektrolytinterfasfilmen som kapslar in "dött litium" har en organisk lösningsmedelsbarriär, använde forskarna innovativt hybrider av bifenyl och tetrahydrofuran som selektiva lösningsmedel för att uppnå fysisk separation av "aktivt litium" från "dött litium."
Efter upplösning av det "aktiva litiumet" i bifenyl/tetrahydrofuran, mättes mängden litiumjoner med induktivt kopplad plasmaoptisk emissionsspektrometri.
Dessutom mättes mängden väte som producerades genom reaktionen av kvarvarande "dött litium" och avjoniserat vatten med gaskromatografi. Sålunda uppnåddes exakt kvantifiering av "aktivt litium" och "dött litium".
Baserat på den matematiska modellen att irreversibiliteten hos litiummetallanoder växer exponentiellt med antalet cykler, kvantifierade forskarna innehållet "aktivt litium" och "dött litium" vid olika cykler, och fick på så sätt nyckelparametrarna som beskriver litiummetallens verkliga reversibilitet. anoder.
Denna kvantitativa analytiska metod kan också tillämpas på faktiska påsceller och avslöjar inneboende reversibla skillnader i litiummetallanoder under olika driftsförhållanden, inklusive staplingstryck och laddnings-/urladdningshastigheter.
Detta arbete tillhandahåller ett kvantitativt jämförande verktyg för att få insikt i effekterna av olika konstruktionsparametrar och driftsförhållanden på reversibiliteten hos litiummetallanoder, vilket öppnar ett sätt att noggrant bedöma nedbrytningen och felet hos LMB, vilket underlättar den fortsatta designen och utvecklingen av hög -prestanda LMBs. + Utforska vidare
