Электролит на основе бората-пирана, который сводит к минимуму коррозию в батареях

Реструктуризация SEI в электролите бората-пирана.Кредит: Kwon et al.

Литий-металлические батареи (LMB) представляют собой многообещающий класс батарей, которые, как было установлено, обладают многочисленными выгодными свойствами, включая более длительное использование батареи на единый заряд.Тем не менее, электроды в этих батареях склонны к коррозии при воздействии некоторых химических веществ, что делает конструкцию подходящих жидких электролитов для этих батарей.

Исследователи из Кореи передового института науки и техники (KAIST) и LG Energy Solution в Южной Корее недавно разработали новый жидкий электролит для LMB на основе Lean Bort-Pyran.Их статья, опубликованная в Nature Energy, показывает, что этот электролит может минимизировать коррозию в LMB, сохраняя при этом их производительность.

«Лития металлические батареи подвергаются развитию с целью максимизации плотности энергии батареи»,-сказал Tech Xplore, один из исследователей, который провели исследование, Хи-Так Ким.«Тем не менее, текущее препятствие заключается в электролите, который в настоящее время представляет вторую по величине долю веса в аккумуляторе. Чтобы эффективно реализовать высокую плотность энергии, необходимо уменьшить количество используемого электролита».

Недавняя работа Ким и его коллег черпает вдохновение из более ранней статьи исследовательской группы в Стэнфордском университете, опубликованной в науке.Авторы этой статьи обнаружили, что набухание твердого электролита интерфазы (SEI), защитного слоя, созданного на поверхности анодов в литийных батареях, в конечном итоге вызывает обратимость металлических электродов LI.

«Мотивированный результатом, мы попытались разработать стратегию построить SEI с минимальным отек жидкого электролита и, следовательно, минимальной коррозией LI», - сказал Ким.«Чтобы заставить лит-металлические батареи работать, следует выполнить два требования, а именно однородное покрытие/разрез и минимальная коррозия LI. Наша конструкция электролита достигает обоих требований, вызывая плотно упакованный, нанокристаллический и неорганический SEI».

Электролит из Борат-Пирана, спроектированный этой командой исследователей, производит анти-Освальд, созревание кристаллитов LIF в SEI.Этот процесс, в свою очередь, вызывает формирование SEI, а также уменьшает отек защитных слоев и, таким образом, сводит к минимуму коррозию электродов.

В будущем новый многообещающий жидкий электролит, идентифицированный Ким и его коллегами, может быть проверен в дальнейших экспериментах и интегрирован в другие LMB с различными конструкциями.Кроме того, эта недавняя работа может проинформировать о разработке дополнительных электролитов, что способствует постоянным усилиям, направленным на внедрение более эффективных проектов батареи.

«В нашей недавней статье подчеркивается критическая роль микроструктуры SEI в решении проблемы коррозии LI», - добавил Ким.”Кроме того, микроструктура может быть стратегически реструктурирована с помощью уникальной конструкции электролита. Конечная цель технологии металлической батареи LI-достижение безревенного литий-металлического аккумулятора и обеспечения высокой зарядки. Наши усилия посвящены разрешениюключевые проблемы, связанные с созданием этих передовых технологий реальностью ».

Больше информации: Hyeokjin Kwon et al., Борат-пирановые мыжирные биологические батареи на основе электролита с минимальной коррозией LI, природа энергия (2023).Doi: 10.1038/s41560-023-01405-6