Grafico schematico e dati sperimentali che mostrano l'effetto di prevenzione dei dendriti di litio del 10% in peso di HSCE. Grafico schematico e dati sperimentali che mostrano l'effetto anticorrosivo del 10% in peso di HSCE. Credito:Zhang Xinbo
Le tradizionali batterie agli ioni di litio (Li-ion) non possono soddisfare la crescente domanda di consumo di elettricità su larga scala. Litio-ossigeno aprotico ricaricabile (Li-O 2 ) le batterie sono diventate potenziali candidati a causa della loro densità di energia teorica ultraelevata, che è circa 10 volte quello delle batterie agli ioni di litio. Il litio metallico come anodo è uno dei fattori chiave per ottenere una capacità specifica così elevata.
Però, l'uso di un anodo di litio metallico innesca inevitabilmente seri problemi di sicurezza perché la crescita di dendriti del litio perforerà il separatore e darà origine a un incendio di cortocircuito. Per di più, la natura semi-aperta e l'ambiente ossidante di Li-O 2 le batterie causeranno reazioni collaterali parassitarie più gravi, ostacolando così lo sviluppo di Li-O 2 batterie. Perciò, è fondamentale capire come proteggere efficacemente l'anodo di litio metallico di Li-O 2 batterie.
Recentemente, un gruppo di ricerca guidato da Zhang Xinbo del Changchun Institute of Applied Chemistry (CIAC) dell'Accademia cinese delle scienze ha sviluppato una strategia di regolazione degli elettroliti mediante accoppiamento in situ di CF 3 COSÌ 3 - su particelle colloidali di silice idrofoba tramite interazioni elettrostatiche al fine di prevenire la crescita e la corrosione dei dendriti di litio. Questi risultati sono stati pubblicati in Questione il 28 agosto.
I ricercatori hanno scoperto che questa strategia potrebbe accoppiare l'anione con la nanosilice tramite interazione elettrostatica, evitando così la formazione di un forte campo elettrico durante il processo di deposizione del litio.
Un elettrolita colloidale di silice idrofoba (HSCE) con un basso coefficiente di diffusione del 10% in peso insieme alla proprietà idrofoba della silice ha portato a un effetto anticorrosivo 980 volte migliore, riducendo così notevolmente la corrosione del litio in Li-O 2 batterie. Inoltre, utilizzando il 10% in peso di HSCE, in queste batterie sono state ottenute prestazioni elettrochimiche stabili e di lunga durata.
"Riteniamo che questa strategia di protezione completa ed efficace possa ispirare più ispirazione ai metodi di regolazione degli elettroliti, ottenendo così migliori prestazioni elettrochimiche, " disse Zhang.
Questo studio fornisce anche un'efficace strategia di regolazione dell'elettrolita per risolvere i problemi di dendrite e corrosione in alcali-O 2 batterie e batterie alcaline-aria. Queste batterie hanno il potenziale per buone prestazioni elettrochimiche in applicazioni pratiche, e contribuirà a liberare il grande potenziale degli anodi di metalli alcalini.
