Un grupo de investigación dirigido por el Prof. Liu Zhaoping en el Instituto de Tecnología e Ingeniería de Materiales de Ningbo (NIMTE) de la Academia de Ciencias de China (CAS) ha propuesto un enfoque analítico para evaluar cuantitativamente la reversibilidad e irreversibilidad de las baterías prácticas de metal de litio (LMB). ). Su estudio fue publicado en Nature Energy .

Gracias a su excelente densidad de energía, los LMB son reconocidos como un foco importante en el campo de la tecnología de baterías. Sin embargo, la reversibilidad electroquímica deficiente de los ánodos de metal de litio se ha convertido en un obstáculo importante para mejorar el ciclo de vida de los LMB; por lo tanto, el análisis preciso de la reversibilidad de los ánodos de metal de litio es un requisito previo importante para el desarrollo de LMB de larga duración.

Debido al exceso de "depósito de litio" en el ánodo que compensa continuamente la pérdida irreversible de litio durante el ciclo, la verdadera reversibilidad del ánodo de litio metálico sigue siendo un rompecabezas sin resolver.

Con esto en mente, los investigadores de NIMTE han desarrollado una metodología innovadora para distinguir cuantitativamente el litio activo del inactivo en el ánodo de metal de litio ciclado en un sistema práctico de batería de litio. Este método permite así, por primera vez, la cuantificación precisa de la reversibilidad electroquímica de un ánodo de metal litio.

Teniendo en cuenta que la película de interfase de electrolito sólido que encapsula el "litio muerto" tiene una barrera de disolvente orgánico, los investigadores utilizaron de forma innovadora híbridos de bifenilo y tetrahidrofurano como disolventes selectivos para lograr la separación física del "litio activo" del "litio muerto".

Después de la disolución del "litio activo" en bifenilo/tetrahidrofurano, se midió la cantidad de iones de litio mediante espectrometría de emisión óptica de plasma acoplada inductivamente.

Además, la cantidad de hidrógeno producido por la reacción de "litio muerto" residual y agua desionizada se midió mediante cromatografía de gases. Por lo tanto, se logró una cuantificación precisa de "litio activo" y "litio muerto".

Basándose en el modelo matemático de que la irreversibilidad de los ánodos de litio metálico crece exponencialmente con el número de ciclos, los investigadores cuantificaron los contenidos de "litio activo" y "litio muerto" en diferentes ciclos, obteniendo así los parámetros clave que describen la verdadera reversibilidad del litio metálico. ánodos

Esta metodología analítica cuantitativa también se puede aplicar a celdas de bolsa reales y revela diferencias reversibles intrínsecas en los ánodos de metal de litio en diferentes condiciones operativas, incluidas la presión de apilamiento y las tasas de carga/descarga.

Este trabajo proporciona una herramienta comparativa cuantitativa para obtener información sobre los efectos de diferentes parámetros de diseño y condiciones de operación en la reversibilidad de los ánodos de metal de litio, abriendo un camino para evaluar con precisión la degradación y falla de los LMB, facilitando así el diseño y desarrollo adicional de alta - LMB de rendimiento. + Explora más

Los aditivos de electrolitos reactivos mejoran el rendimiento de las baterías de metal de litio