Een onderzoeksgroep onder leiding van Prof. Liu Zhaoping van het Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) heeft een analytische benadering voorgesteld om de omkeerbaarheid en onomkeerbaarheid van praktische lithium-metaalbatterijen (LMB's) kwantitatief te evalueren. ). Hun studie werd gepubliceerd in Nature Energy .

Dankzij hun uitstekende energiedichtheid worden LMB's erkend als een belangrijk aandachtspunt op het gebied van batterijtechnologie. De slechte elektrochemische omkeerbaarheid van lithiummetaalanoden is echter een belangrijk knelpunt geworden voor het verbeteren van de levensduur van LMB's; daarom is een nauwkeurige analyse van de omkeerbaarheid van lithiummetaalanoden een belangrijke voorwaarde voor de ontwikkeling van LMB's met een lange levensduur.

Vanwege het overmatige "lithiumreservoir" in de anode dat continu het onomkeerbare verlies van lithium tijdens het fietsen compenseert, blijft de echte omkeerbaarheid van de lithiummetaalanode een onopgeloste puzzel.

Met dit in gedachten hebben de onderzoekers van NIMTE een innovatieve methodologie ontwikkeld om kwantitatief onderscheid te maken tussen actief en inactief lithium in de gecycleerde lithiummetaalanode in een praktisch lithiumbatterijsysteem. Deze methode maakt dus voor het eerst de nauwkeurige kwantificering van de elektrochemische omkeerbaarheid van een lithiummetaalanode mogelijk.

Gezien het feit dat de vaste elektrolyt-interfasefilm die "dood lithium" inkapselt een organische oplosmiddelbarrière heeft, gebruikten de onderzoekers op innovatieve wijze hybriden van bifenyl en tetrahydrofuran als selectieve oplosmiddelen om fysieke scheiding van "actief lithium" van "dood lithium" te bereiken.

Na oplossen van het "actieve lithium" in bifenyl/tetrahydrofuran werd de hoeveelheid lithiumionen gemeten met inductief gekoppelde plasma-optische emissiespectrometrie.

Bovendien werd de hoeveelheid waterstof geproduceerd door de reactie van achtergebleven "dood lithium" en gedeïoniseerd water gemeten door middel van gaschromatografie. Zo werd een nauwkeurige kwantificering van "actief lithium" en "dood lithium" bereikt.

Gebaseerd op het wiskundige model dat de onomkeerbaarheid van lithiummetaalanoden exponentieel groeit met het aantal cycli, kwantificeerden de onderzoekers de "actieve lithium" en "dode lithium" inhoud bij verschillende cycli, waardoor de belangrijkste parameters werden verkregen die de ware omkeerbaarheid van lithiummetaal beschrijven anodes.

Deze kwantitatieve analytische methode kan ook worden toegepast op echte zakcellen en onthult intrinsieke omkeerbare verschillen in lithiummetaalanoden onder verschillende bedrijfsomstandigheden, waaronder stapeldruk en laad-/ontlaadsnelheden.

Dit werk biedt een kwantitatief vergelijkend hulpmiddel om inzicht te krijgen in de effecten van verschillende ontwerpparameters en bedrijfsomstandigheden op de omkeerbaarheid van lithiummetaalanoden, waardoor een manier wordt geopend om de degradatie en het falen van LMB's nauwkeurig te beoordelen, waardoor het verdere ontwerp en de ontwikkeling van hoge -prestaties LMB's. + Verder verkennen

Reactieve elektrolytadditieven verbeteren de prestaties van lithium-metaalbatterijen