Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Liu Zhaoping presso il Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) ha proposto un approccio analitico per valutare quantitativamente la reversibilità e l'irreversibilità delle pratiche batterie al litio-metallo (LMBs) ). Il loro studio è stato pubblicato su Nature Energy .

Grazie alla loro eccellente densità di energia, gli LMB sono riconosciuti come un punto focale importante nel campo della tecnologia delle batterie. Tuttavia, la scarsa reversibilità elettrochimica degli anodi metallici al litio è diventata un importante collo di bottiglia per migliorare la durata del ciclo degli LMB; pertanto, un'analisi accurata della reversibilità degli anodi metallici al litio è un prerequisito importante per lo sviluppo di LMB a lunga durata.

A causa dell'eccessivo "serbatoio di litio" nell'anodo che compensa continuamente la perdita irreversibile di litio durante il ciclismo, la vera reversibilità dell'anodo metallico al litio rimane un enigma irrisolto.

Con questo in mente, i ricercatori del NIMTE hanno sviluppato una metodologia innovativa per distinguere quantitativamente il litio attivo da quello inattivo nell'anodo metallico al litio ciclizzato in un pratico sistema di batterie al litio. Questo metodo consente quindi, per la prima volta, la quantificazione accurata della reversibilità elettrochimica di un anodo metallico di litio.

Considerando che il film interfase di elettroliti solido che incapsula il "litio morto" ha una barriera ai solventi organici, i ricercatori hanno utilizzato in modo innovativo ibridi di bifenile e tetraidrofurano come solventi selettivi per ottenere la separazione fisica del "litio attivo" dal "litio morto".

Dopo la dissoluzione del "litio attivo" in bifenile/tetraidrofurano, la quantità di ioni di litio è stata misurata mediante spettrometria di emissione ottica-plasma accoppiata induttivamente.

Inoltre, la quantità di idrogeno prodotta dalla reazione del "litio morto" residuo e dell'acqua deionizzata è stata misurata mediante gascromatografia. Pertanto, è stata ottenuta una quantificazione precisa di "litio attivo" e "litio morto".

Basandosi sul modello matematico secondo cui l'irreversibilità degli anodi di litio metallico cresce esponenzialmente con il numero di cicli, i ricercatori hanno quantificato il contenuto di "litio attivo" e "litio morto" a cicli diversi, ottenendo così i parametri chiave che descrivono la vera reversibilità del litio metallico anodi.

Questa metodologia analitica quantitativa può essere applicata anche a celle a sacchetto effettive e rivela differenze intrinseche reversibili negli anodi metallici di litio in diverse condizioni operative, tra cui pressione di impilamento e velocità di carica/scarica.

Questo lavoro fornisce uno strumento comparativo quantitativo per ottenere informazioni dettagliate sugli effetti di diversi parametri di progettazione e condizioni operative sulla reversibilità degli anodi metallici al litio, aprendo un modo per valutare accuratamente il degrado e il guasto degli LMB, facilitando così l'ulteriore progettazione e sviluppo di - prestazioni LMB. + Esplora ulteriormente

Gli additivi di elettroliti reattivi migliorano le prestazioni delle batterie al litio metallico