Um grupo de pesquisa liderado pelo Prof. Liu Zhaoping no Instituto Ningbo de Tecnologia e Engenharia de Materiais (NIMTE) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) propôs uma abordagem analítica para avaliar quantitativamente a reversibilidade e irreversibilidade de baterias de lítio-metal (LMBs) práticas ). Seu estudo foi publicado em Nature Energy .
Graças à sua excelente densidade de energia, os LMBs são reconhecidos como um foco importante no campo da tecnologia de baterias. No entanto, a baixa reversibilidade eletroquímica dos ânodos metálicos de lítio tornou-se um grande gargalo para melhorar o ciclo de vida dos LMBs; portanto, a análise precisa da reversibilidade dos ânodos metálicos de lítio é um pré-requisito importante para o desenvolvimento de LMBs de longa duração.

Devido ao excessivo "reservatório de lítio" no ânodo que compensa continuamente a perda irreversível de lítio durante o ciclo, a verdadeira reversibilidade do ânodo de lítio metálico permanece um enigma não resolvido.

Com isso em mente, os pesquisadores do NIMTE desenvolveram uma metodologia inovadora para distinguir quantitativamente o lítio ativo do inativo no ânodo metálico de lítio ciclado em um sistema prático de bateria de lítio. Este método permite assim, pela primeira vez, a quantificação precisa da reversibilidade eletroquímica de um ânodo metálico de lítio.

Considerando que o filme de interfase de eletrólito sólido encapsulando "lítio morto" tem uma barreira de solvente orgânico, os pesquisadores usaram de forma inovadora híbridos de bifenil e tetrahidrofurano como solventes seletivos para obter a separação física de "lítio ativo" de "lítio morto".

Após a dissolução do "lítio ativo" em bifenil/tetra-hidrofurano, a quantidade de íons de lítio foi medida por espectrometria de emissão óptica-plasma acoplada indutivamente.

Além disso, a quantidade de hidrogênio produzida pela reação de "lítio morto" residual e água deionizada foi medida por cromatografia gasosa. Assim, a quantificação precisa de "lítio ativo" e "lítio morto" foi alcançada.

Com base no modelo matemático de que a irreversibilidade dos ânodos de lítio metálico cresce exponencialmente com o número de ciclos, os pesquisadores quantificaram os teores de "lítio ativo" e "lítio morto" em diferentes ciclos, obtendo assim os principais parâmetros que descrevem a verdadeira reversibilidade do lítio metálico ânodos.

Essa metodologia analítica quantitativa também pode ser aplicada a células de bolsa reais e revela diferenças reversíveis intrínsecas em anodos de metal de lítio sob diferentes condições de operação, incluindo pressão de empilhamento e taxas de carga/descarga.

Este trabalho fornece uma ferramenta quantitativa comparativa para obter informações sobre os efeitos de diferentes parâmetros de projeto e condições de operação na reversibilidade de ânodos de metal de lítio, abrindo um caminho para avaliar com precisão a degradação e falha de LMBs, facilitando assim o projeto e desenvolvimento de alta LMBs de desempenho. + Explorar mais

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