Einer der Hauptgründe für die schlechte Leistung einiger Batterien ist das darin enthaltene Lithium
Forscher der Technischen UniversitätZhejiang in China und Argonne National Laboratory in den USA haben eine Strategie zur Rückgewinnung von inaktivem Lithium in Anoden entwickelt. Die neue Strategie basiert auf einer chemischen Reaktion, die als Redoxpotential von Jod bekannt ist.
Festelektrolytgrenzfläche (SEI) istEine Schicht, die sich während der ersten Ladezyklen auf der Anode von Lithium-Ionen-Batterien bildet. Die Passivierungsschicht spielt eine entscheidende Rolle für die Batterieleistung, Stabilität und Sicherheit.
In einer typischen Lithium-Ionen-Batteriezelle mitBei einer herkömmlichen Graphitanode besteht die Festelektrolyt-Grenzflächenphase (SEI) normalerweise aus LiF in Kombination mit Li₂CO₃, Alkylcarbonat und anderen Substanzen. Jüngste Studien haben gezeigt, dass SEI in Lithium-Metall-Anodenbatterien hauptsächlich aus Li₂O und nicht aus LiF besteht. In diesen Batterien kann eine Änderung des Volumens der Li-Beschichtung die mechanische Integrität und Passivierungsrolle des Li-SEO-basierten SEI beeinträchtigen. Dies kann wiederum zur Bildung von "totem Lithium" führen.
Abbildung, die die von den Forschern entwickelte Li-Rückgewinnungsstrategie zusammenfasst. Bildnachweis: Jin et al. (Energie der Natur).
Nach einer Studie fanden die Wissenschaftler heraus, was genauDer Li-Verlust in SEI und toten Lithiumpartikeln sind die Hauptgründe für den Leistungsabfall, der häufig bei Metalllithiumbatterien auftritt. Diese Beobachtung inspirierte sie, eine Methode zur Reduktion von totem Lithium unter Verwendung der chemischen Redoxreaktion von Jod zu entwickeln.
Wissenschaftler konnten eine voll aufgeladene erstellenBatteriezelle mit sehr geringem Lithiumgehalt in der Anode. Diese Zelle hatte eine Lebensdauer von 1000 Zyklen und erreichte einen hohen Wirkungsgrad eines kolumbianischen Systems von 99,9%.
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Passivierungsschicht - Filmauf der Oberfläche des Metalls und schützt das Metall vor Korrosion unter Bedingungen, in denen das Metall thermodynamisch reaktiv ist. Sie entsteht durch die Bildung schützender Oberflächenverbindungen bei der Wechselwirkung des Metalls mit den Bestandteilen der Umgebung. Passivierungsschichten werden je nach Zusammensetzung in Oxid- und Salzschichten komplexerer Zusammensetzung unterteilt.