Le questioni di sicurezza relative agli elettroliti infiammabili nelle batterie agli ioni di litio (LIB) rimangono una sfida importante per la loro applicazione estesa. L'uso di elettroliti non infiammabili a base di fosfato ha dimostrato la sua validità nell'inibire la combustione delle LIB. Tuttavia, la forte interazione tra Li + e il fosfato porta a un'interfase elettrolitica solida dominante (SEI) con schermatura elettronica limitata, con conseguente scarso Li + intercalazione all'anodo di grafite (Gr) quando si utilizzano elettroliti ad alto contenuto di fosfato.
Uno studio per affrontare questo problema è stato condotto dal Prof. Jia Xie e dal Ph.D. Ziqi Zeng della Scuola di Ingegneria Elettrica ed Elettronica, Università di Scienza e Tecnologia di Huazhong.
"Per mitigare questo problema e migliorare Li + inserimento, proponiamo una strategia 'In−N−Out' per rendere il fosfato 'non coordinativo'. Impiegando una combinazione di solventi fortemente polari per un 'effetto blocco' e solventi debolmente polari per un 'effetto trascinamento', il Li + −l'interazione del fosfato è ridotta."
"Di conseguenza, il fosfato rimane nella fase elettrolitica ("In"), minimizzando il suo impatto sull'incompatibilità con l'elettrodo Gr ("Out"). Nell'elettrolita progettato, anche se il contenuto di TEP supera il 60% in peso , l'anodo G raggiunge ancora il Li + reversibile reazione di de-intercalazione. Nel frattempo, l'introduzione di solventi fortemente polari migliora la dissociazione dei sali di litio, facendo sì che l'elettrolita dimostri un'eccellente conduttività ionica (5,94 mS/cm a 30 ⁰C)", afferma Xie.
Emergono quindi alcune implicazioni per la progettazione di elettroliti non infiammabili:1) la capacità di coordinazione dei solventi con Li + potrebbe essere regolato dalla strategia "In-N-Out"; 2) l'"effetto trascinamento" è l'interazione universale tra solventi debolmente polari e TEP, che offre maggiori possibilità di progettare elettroliti non infiammabili.
Lo studio è pubblicato sulla rivista Science China Chemistry .
Ulteriori informazioni: Mengchuang Liu et al, progettazione "In-N-out" che consente elettroliti ad alto contenuto di trietilfosfato non infiammabili e ad alta conduttività per batterie agli ioni di litio, Science China Chemistry (2023). DOI:10.1007/s11426-023-1803-x
Fornito da Science China Press
