Fluor sur mesure

8 juin 2023

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par Science China Press

Dans une étude publiée dans la revue Science China Chemistry, du carbonate cyclique fluoré (DFEC) a été introduit dans l'électrolyte éther en tant qu'additif formant du SEI. L'électrolyte modifié pourrait améliorer l'interface de l'anode en métal Li et atteindre un rendement élevé et une longue stabilité de cycle des LMB.

Les LMB sont considérés comme le système de batterie de nouvelle génération le plus prometteur en raison de la capacité spécifique élevée (3860 mAh g-1) et du faible potentiel d'électrode (-3,04 V par rapport à SHE) de l'anode métallique Li.

Cependant, il existe de nombreux facteurs limitants qui limitent le développement des LMB - tels qu'une réaction secondaire entre l'anode Li et l'électrolyte, la croissance des dendrites Li et un effet volume important de l'anode Li, etc. - qui conduisent à une faible efficacité coulombique (CE) et mauvaise durée de vie. L'interphase d'électrolyte solide stable (SEI) est la clé pour atteindre un rendement élevé et une longue stabilité de cycle des LMB.

L'ajustement du SEI par l'optimisation de l'électrolyte est considéré comme un moyen peu coûteux et efficace d'améliorer l'interface de l'anode en métal Li. Ainsi, il est essentiel de concevoir une formulation d'électrolyte qui peut former un SEI stable, la clé est le choix des solvants et de l'additif filmogène.

Récemment, le professeur Renjie Chen et le professeur Ji Qian ont proposé un électrolyte mixte éther-ester dans lequel du carbonate de trans-difluoroéthylène (DFEC) a été introduit dans l'électrolyte éther en tant qu'additif filmogène. Premièrement, l'électrolyte éther a une bonne stabilité anti-réduction avec le métal Li. Deuxièmement, en raison du niveau inférieur de LUMO de DFEC, il peut être préférentiellement réduit au cours du cycle initial, formant du SEI riche en LiF sur l'anode en métal Li.

Le SEI riche en LiF peut inhiber la croissance de la dendrite de lithium, atténuer les réactions secondaires et induire un dépôt de lithium dense. Grâce aux avantages ci-dessus, les LMB utilisant un électrolyte modifié présentent une efficacité élevée et des performances de cyclage stables. Le premier auteur de cet article est Tianyang Xue, étudiant diplômé à l'Institut de technologie de Pékin, et les auteurs correspondants sont le professeur Renjie Chen, le professeur Ji Qian et le professeur Xingming Guo.

Quelques implications émergent ainsi pour la conception d'un électrolyte pour augmenter le rendement élevé et la stabilité à long cycle des LMB. Ce travail explore la chimie interphase des LMB et fournit des informations importantes pour une étude plus approfondie sur le nouveau système d'électrolyte pour les LMB.

Plus d'information: Tianyang Xue et al, Adapter l'interphase d'électrolyte solide riche en fluor pour stimuler le rendement élevé et la stabilité à long cycle des batteries au lithium métal, Science China Chemistry (2023). DOI : 10.1007/s11426-022-1623-2

Fourni par Science China Press