Traditionele lithium-ion (Li-ion) batterijen kunnen niet voldoen aan de toenemende vraag naar grootschalig elektriciteitsverbruik. Oplaadbare aprotische lithium-zuurstof (Li-O ₂ ) batterijen zijn potentiële kandidaten geworden vanwege hun ultrahoge theoretische energiedichtheid, dat is ongeveer 10 keer dat van Li-ion-batterijen. Lithiummetaal als anode is een van de belangrijkste factoren bij het verkrijgen van zo'n hoge specifieke capaciteit.

Echter, het gebruik van een lithiummetaalanode leidt onvermijdelijk tot ernstige veiligheidsproblemen omdat de dendrietgroei van lithium de afscheider zal doorboren en een kortsluitingsbrand zal veroorzaken. Verder, het halfopen karakter en de oxiderende omgeving van Li-O ₂ batterijen zullen ernstigere parasitaire nevenreacties veroorzaken, waardoor de ontwikkeling van Li-O . wordt belemmerd ₂ batterijen. Daarom, het is van vitaal belang om erachter te komen hoe de lithiummetaalanode van Li-O . effectief kan worden beschermd ₂ batterijen.

Onlangs, een onderzoeksteam onder leiding van Zhang Xinbo van het Changchun Institute of Applied Chemistry (CIAC) van de Chinese Academie van Wetenschappen ontwikkelde een elektrolytregulatiestrategie door in situ koppeling van CF ₃ DUS ₃ - op hydrofobe silica colloïdale deeltjes via elektrostatische interacties om lithiumdendrietgroei en corrosie te voorkomen. Deze bevindingen zijn gepubliceerd in Materie op 28 augustus.

De onderzoekers ontdekten dat deze strategie het anion kon koppelen aan nanosilica via elektrostatische interactie, waardoor de vorming van een sterk elektrisch veld tijdens het lithiumafzettingsproces werd vermeden.

Een hydrofoob silica-colloïde elektrolyt (HSCE) met een lage diffusiecoëfficiënt van 10 gew.% samen met de hydrofobe eigenschap van silica leidde tot een 980 keer beter anticorrosie-effect, waardoor lithiumcorrosie in Li-O . aanzienlijk wordt verminderd ₂ batterijen. Bovendien, door 10 gew.% HSCE te gebruiken, stabiele en duurzame elektrochemische prestaties werden verkregen in deze batterijen.

"We zijn van mening dat deze uitgebreide en effectieve beschermingsstrategie meer inspiratie kan opleveren voor methoden voor elektrolytregulering, waardoor betere elektrochemische prestaties worden bereikt, " zei Zhang.

Deze studie biedt ook een effectieve strategie voor het reguleren van elektrolyten om de dendriet- en corrosieproblemen in alkali-O . op te lossen ₂ batterijen en alkali-luchtbatterijen. Deze batterijen hebben het potentieel voor goede elektrochemische prestaties in praktische toepassingen, en zal helpen het grote potentieel van alkalimetaalanoden vrij te maken.