i) Ciclo galvanostático del electrolito Li | electrolito | Li con un contenido de 0,7 mol dm – 3 Li[TFSI] en DMSO (traza roja) y en (0,6) DMSO– (0,4)[Pyrr14][TFSI] (trazo azul). El recuadro se aproxima al aspecto estable del recubrimiento en la mezcla ternaria de IL / disolvente / sal de litio. ii) Gráfico ternario que muestra las fórmulas DMSO, Li[TFSI], y [Pyrr14][TFSI] estudiado en este trabajo. iii – vi) Perfiles de tensión normalizados (E / ET1) Li | electrolito | Li celdas simétricas para soluciones binarias / ternarias A (1: 0), B (9: 1), C (6: 4) y D (6: 4) respectivamente. Los números entre paréntesis subrayan la relación molar de DMSO a Li + en cada solución. Las células se ciclaron a j = ± 0,05 mAh cm – 2 durante 1 hora para medio ciclo (Q = 0,05 mAh cm – 2 para medio ciclo).
La investigación de la Universidad de Liverpool, en colaboración con Johnson Matthey PLC y la Universidad de Loughborough, está logrando avances significativos en el desarrollo de electrolitos estables y prácticos para baterías de litio y oxígeno.
Oxígeno de litio (Li-O2) una batería (o batería de litio-aire), que consta de un metal de litio y una estructura conductora porosa, porque su electrodo libera energía de la reacción del oxígeno del aire y el litio. La tecnología está en su infancia, pero teóricamente, podría proporcionar una capacidad de almacenamiento de energía mucho mayor que una batería de iones de litio convencional.
EN papel publicado en la revista Materiales funcionales avanzados, El profesor Laurence Hardwick del Instituto Stephenson de Energía Renovable de la Universidad de Liverpool (SIRE) y sus colegas han caracterizado y desarrollado meticulosamente formulaciones de electrolitos que minimizan en gran medida las reacciones secundarias en la batería para permitir una mejor estabilidad del ciclo más largo.
Según el autor principal del artículo, el Dr. Los estudios de Alex Neale, que también trabaja con SIRE, muestran que la reactividad de ciertos componentes de electrolitos puede desactivarse controlando cuidadosamente la proporción de ingredientes.
El Dr. Neale dijo: “La capacidad de formular con precisión el electrolito utilizando componentes de baja volatilidad fácilmente disponibles nos permitió adaptar específicamente el electrolito a las necesidades de la tecnología de baterías de metal-aire, lo que resultó en una estabilidad y funcionalidad del ciclo significativamente mejoradas”.
“Los resultados de nuestra investigación realmente muestran que al comprender el entorno de coordinación preciso de los iones de litio en nuestros electrolitos, podemos relacionar esto directamente con el logro de beneficios significativos en términos de estabilidad de electrolitos en la interfaz del electrodo de metal de litio y, por lo tanto, mejorados eficiencia celular real “.
El Dr. Pooja Goddard, del Departamento de Química de la Universidad de Loughborough, dijo: “Fue emocionante ver tanto la computación como la datos experimentales pudimos identificar los parámetros físicos clave que permitieron que las preparaciones obtuvieran una superficie estable en la interfaz del electrodo de metal de litio ‘.
Los electrolitos diseñados proporcionan nuevas formulaciones de referencia que respaldarán la investigación en curso en nuestros grupos de investigación para comprender y desarrollar arquitecturas de cátodos nuevas y prácticamente factibles para reducir la ineficiencia de ida y vuelta y extender aún más la vida útil del ciclo.
Enrico Petrucco de Johnson Matthey PLC dijo: “Este trabajo es un ejemplo útil electrólito Estrategia de diseño de batería de litio-aire basada en ciencia superior a través de una colaboración perfecta. Esto nos acerca un paso más a las formas prácticas de superar los complejos desafíos de Li-Air “.
Archivo investigación conjunta entre los dos grupos de investigación universitarios en Liverpool y Loughborough y Johnson Matthey PLC fue posible gracias al apoyo de la beca Innovate UK, que permite a la industria y el mundo académico colaborar para abordar los desafíos de investigación relacionados con la tecnología.
Alex R. Neale y col. Parámetros de diseño de electrolitos en forma de una mezcla de líquidos iónicos y disolventes moleculares para permitir cambios cíclicos estables de litio metálico en baterías Li-O 2, Materiales funcionales avanzados (2021). DOI: 10.1002 / adfm.202010627
Entregado por
Universidad de Liverpool