Progrès significatifs dans le développement des batteries lithium-air

Progrès significatifs dans le développement des batteries lithium-air

i) Cycle galvanostatique des piles bouton Li | électrolyte | Li contenant 0,7 mol dm − 3 Li[TFSI] dans le DMSO (trace rouge) et dans (0,6) DMSO– (0,4)[Pyrr14][TFSI] (trace bleue). L’encart effectue un zoom avant sur l’aspect stable du décapage du placage dans le mélange ternaire IL / solvant / sel Li-sel. ii) Graphique ternaire montrant les formulations de DMSO, Li[TFSI], et [Pyrr14][TFSI] étudié dans ce travail. iii – vi) Profils de tension normalisés (E / ET1) des cellules symétriques Li | électrolyte | Li pour les cellules A (1: 0), B (9: 1), C (6: 4) et D (6: 4) solutions binaires / ternaires, respectivement. Les nombres entre parenthèses mettent en évidence le rapport molaire du DMSO à Li + dans chaque solution. Les cellules ont été cyclées à j = ± 0,05 mA cm -2 pendant 1 h par demi-cycle (Q = 0,05 mAh cm -2 par demi-cycle).

La recherche menée par l’Université de Liverpool, en partenariat avec Johnson Matthey PLC et l’Université de Loughborough, fait des progrès significatifs dans le développement d’électrolytes stables et pratiques pour les batteries lithium-oxygène.

Le lithium-oxygène (Li-O2) (ou batterie lithium-air), constituée de Li-métal et d’un cadre conducteur poreux, car son électrode libère l’énergie de la réaction de l’oxygène de l’air et du lithium. La technologie en est à ses débuts, mais pourrait en théorie fournir un stockage d’énergie beaucoup plus important que la batterie lithium-ion conventionnelle.

Dans un article publié dans la revue Matériaux fonctionnels avancés, Le professeur Laurence Hardwick du Stephenson Institute for Renewable Energy (SIRE) de l’Université de Liverpool et ses collègues ont méticuleusement caractérisé et développé des formulations d’électrolytes qui minimisent considérablement les réactions secondaires au sein de la batterie pour permettre une meilleure stabilité de cycle plus long.

Selon l’auteur principal de l’article, le Dr Alex Neale qui travaille également avec SIRE, la recherche démontre que la réactivité de certains composants électrolytiques peut être désactivée par un contrôle précis des ratios des composants.

Le Dr Neale a déclaré: « La capacité de formuler avec précision l’électrolyte en utilisant des composants facilement disponibles et à faible volatilité nous a permis de personnaliser spécialement un électrolyte pour les besoins de la technologie de batterie métal-air qui a fourni une stabilité et une fonctionnalité de cycle considérablement améliorées. »

«Les résultats de notre étude montrent vraiment qu’en comprenant l’environnement de coordination précis de l’ion lithium dans nos électrolytes, nous pouvons le lier directement à l’obtention de gains significatifs de stabilité de l’électrolyte à l’interface des électrodes métalliques Li et, par conséquent, à des améliorations des performances réelles des cellules. . « 

Le Dr Pooja Goddard du département de chimie de l’Université de Loughborough a déclaré: « C’était passionnant de voir grâce à l’utilisation de calculs et de données expérimentales que nous avons pu identifier les paramètres physiques clés qui ont permis aux formulations de devenir stables par rapport à l’interface d’électrode au lithium métal. « 

Les électrolytes conçus fournissent de nouvelles formulations de référence qui soutiendront les recherches en cours au sein de nos groupes de recherche pour comprendre et développer de nouvelles architectures cathodiques pratiquement viables afin de réduire les inefficacités aller-retour et de prolonger encore la durée de vie des cycles.

Enrico Petrucco de Johnson Matthey PLC a déclaré: «Ce travail illustre une stratégie de conception d’électrolyte utile pour les batteries Li-air, étayée par une excellente science dans le cadre d’une grande collaboration. Cela nous rapproche encore plus des voies pratiques pour surmonter les défis Li-air complexes.

La recherche collaborative entre les deux groupes de recherche universitaires de Liverpool et Loughborough et Johnson Matthey PLC a été rendue possible grâce au soutien d’une subvention Innovate UK qui permet à l’industrie et au monde universitaire de travailler ensemble pour relever les défis de la recherche axée sur la technologie.


La conception pourrait permettre des batteries au lithium plus durables et plus puissantes


Plus d’information:
Alex R. Neale et coll. Paramètres de conception des électrolytes de mélange de solvants liquides-moléculaires ioniques pour permettre un cycle stable du métal Li dans les batteries Li – O 2, Matériaux fonctionnels avancés (2021). DOI: 10.1002 / adfm.202010627

Fourni par l’Université de Liverpool

Citation: Progrès significatifs dans le développement des batteries lithium-air (2021, 6 mai) récupéré le 6 mai 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-05-significant-lithium-air-battery.html

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