Stop ildebrande, før de starter - hvordan en saltopløsning giver lithiummetalbatterier sikkerhedstjek

Lithium-metal-batterier er meget lovende til næste generations energilagring på grund af deres høje energitæthed og exceptionelle elektrokemiske egenskaber, hvilket gør dem til en potentiel game-changer i at drive elektriske køretøjer, bærbar elektronik og netlager. Men deres udbredte anvendelse hindres af sikkerhedsmæssige bekymringer, især risikoen for interne kortslutninger og termisk løb, der fører til brande og eksplosioner.

Deltag i en ny undersøgelse fra holdet af professor Gary Koenig ved Drexel University, som præsenterer en innovativ tilgang til at afbøde disse sikkerhedsrisici ved at anvende en ikke-brændbar æterisk interfase dannet af en lithium-bis(trifluormethansulfonyl)imid (LiTFSI) saltopløsning.

Den æteriske interfase fungerer som et beskyttende lag på lithiummetaloverfladen, der effektivt undertrykker dendritvækst og stabiliserer grænsefladen. Denne bemærkelsesværdige beskyttende interfase tilskrives den unikke solvatiseringsadfærd af LiTFSI i æteriske opløsningsmidler, som muliggør dannelsen af ​​en fast-elektrolyt-interfase, der er rig på LiF- og TFSI⁻-arter, afgørende for dendritinhibering.

Ydeevnen af ​​lithium-metal-batterier med den æteriske interfase overgik dem med traditionelle carbonat-baserede elektrolytter med hensyn til sikkerhed og elektrokemisk ydeevne. Batterierne viste stabil cykling i over 1000 timer ved en høj strømtæthed på 5 mA cm⁻², hvilket langt oversteg benchmark for kommercielle lithium-ion-batterier.

Ydermere udviste den æteriske interfase enestående brandmodstand, hvilket effektivt undertrykker termisk løb og forhindrer batteribrande selv under ekstreme forhold, såsom sømgennemtrængningstest. Den ikke-brændbare natur af den æteriske elektrolyt bidrager yderligere til øget sikkerhed ved at eliminere risikoen for elektrolytantændelse.

Denne banebrydende forskning baner vejen for sikrere lithium-metalbatterier med enestående elektrokemisk ydeevne, der tilbyder en lovende løsning for fremtidens energilagringsteknologi.