Литий-металлические батареи (LMB), новый тип перезаряжаемых литиевых батарей, изготовленных из твердотельного металла вместо литий-ионных, являются одними из самых многообещающих технологий перезаряжаемых батарей с высокой плотностью энергии. Несмотря на то, что у этих батарей есть некоторые преимущества, они имеют ряд ограничений, включая низкую плотность энергии и проблемы, связанные с безопасностью.
Исследователи из Национального института передовых промышленных наук и технологий недавно провели исследование, направленное на повышение плотности энергии безанодных литиевых батарей. Их статья, опубликованная в Nature Energy, представляет новую безанодную литиевую батарею с высокой плотностью энергии и длительным сроком службы, основанную на использовании жертвенного агента Li2O.
Архитектура безанодных полноэлементных батарей обычно основана на полностью литированном катоде с медным токосъемником без анода. Примечательно, что как гравиметрическая, так и объемная плотности энергии безанодных литиевых батарей могут быть увеличены до их максимального предела. Архитектура безанодных элементов имеет ряд других преимуществ по сравнению с более традиционными конструкциями LMB, включая более низкую стоимость, большую безопасность и более простые процедуры сборки элементов.
Чтобы полностью раскрыть потенциал безанодных LMB, исследователи должны сначала выяснить, как добиться обратимости/стабильности металлического литиевого покрытия. Хотя многие пытались решить эту проблему путем разработки и выбора более подходящих электролитов, большинство из этих усилий до сих пор не увенчались успехом.
Другие также исследовали потенциал использования солей или добавок, которые могут улучшить обратимость металлизации Li-металла / удаления покрытия. Изучив эти предыдущие попытки, исследователи из Национального института передовых промышленных наук и технологий предложили использовать Li 2 O в качестве жертвенного агента, который предварительно наносят на поверхность LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 .
«Сложно реализовать высокую обратимость лития, особенно учитывая ограниченный резервуар лития (обычно нулевой избыток лития) в конфигурации ячейки», — написали исследователи в своей статье. «В этом исследовании мы ввели Li 2 O в качестве предварительно загруженного расходуемого агента на катоде LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1O2, обеспечивая дополнительный источник Li, чтобы компенсировать необратимую потерю Li во время длительных циклов в начальном аноде. свободная ячейка».
Источник — aobe.