Gráfico esquemático e dados experimentais mostrando o efeito de prevenção de dendrito de lítio de 10% em peso de HSCE. Gráfico esquemático e dados experimentais mostrando o efeito anticorrosão de 10% em peso de HSCE. Crédito:Zhang Xinbo
As baterias de íon de lítio (Li-ion) tradicionais não podem satisfazer a crescente demanda por consumo de eletricidade em grande escala. Lítio-oxigênio recarregável aprótico (Li-O 2 ) as baterias tornaram-se candidatas em potencial devido à sua densidade de energia teórica ultra-alta, que é cerca de 10 vezes maior do que as baterias de íon-lítio. O metal de lítio como ânodo é um dos fatores-chave na obtenção dessa alta capacidade específica.
Contudo, o uso de um ânodo de metal de lítio inevitavelmente desencadeia sérios problemas de segurança porque o crescimento de dendrito de lítio vai perfurar o separador e dar origem a um curto-circuito. Além disso, a natureza semiaberta, bem como o ambiente oxidante de Li-O 2 as baterias causarão reações colaterais parasitárias mais graves, dificultando assim o desenvolvimento de Li-O 2 baterias. Portanto, é vital descobrir como proteger eficazmente o ânodo de metal de lítio de Li-O 2 baterias.
Recentemente, uma equipe de pesquisa liderada por Zhang Xinbo do Instituto de Química Aplicada de Changchun (CIAC) da Academia Chinesa de Ciências desenvolveu uma estratégia de regulação de eletrólitos por acoplamento in situ de CF 3 TÃO 3 - em partículas coloidais de sílica hidrofóbica por meio de interações eletrostáticas, a fim de evitar o crescimento de dendrito de lítio e corrosão. Essas descobertas foram publicadas em Matéria em 28 de agosto.
Os pesquisadores descobriram que esta estratégia poderia acoplar o ânion com a nanossílica via interação eletrostática, evitando assim a formação de um forte campo elétrico durante o processo de deposição de lítio.
Um eletrólito colóide de sílica hidrofóbica (HSCE) com um baixo coeficiente de difusão de 10% em peso junto com a propriedade hidrofóbica da sílica levou a um efeito anticorrosão 980 vezes melhor, reduzindo significativamente a corrosão de lítio em Li-O 2 baterias. Além disso, usando 10% em peso de HSCE, desempenho eletroquímico estável e de longa vida foi obtido nessas baterias.
"Acreditamos que esta estratégia de proteção abrangente e eficaz pode despertar mais inspiração nos métodos de regulação de eletrólitos, alcançando assim um melhor desempenho eletroquímico, "disse Zhang.
Este estudo também fornece uma estratégia eficaz de regulação de eletrólitos para resolver os problemas de dendrito e corrosão em álcali-O 2 baterias e baterias de ar alcalino. Essas baterias têm potencial para um bom desempenho eletroquímico em aplicações práticas, e ajudará a liberar o grande potencial dos ânodos de metal alcalino.
