افزودنی‌های بورونی: راهکاری انقلابی برای بهبود کارایی و عمر باتری‌های لیتیومی
افزودنی‌های بورونی: راهکاری انقلابی برای بهبود کارایی و عمر باتری‌های لیتیومی
پژوهشگران چینی گام بلندی در بهبود عملکرد باتری‌های لیتیوم فلزی (LMBs) برداشته‌اند.
به گزارش نیوزلن و به نقل از اینترستینگ‌انجینیرینگ، این فناوری که با چگالی انرژی چشمگیر بیش از ۵۰۰ وات‌ساعت بر کیلوگرم شناخته می‌شود، همواره با موانعی مانند تشکیل دندریت‌های لیتیومی، عمر چرخه‌ای کوتاه و بازده کولنی پایین در فرآیندهای شارژ/دشارژ مواجه بوده است.
گفتنی است این تیم پژوهشی با بهره‌گیری از افزودنی‌های بورونی در الکترولیت، راهکاری مقرون‌به‌صرفه و مؤثر برای غلبه بر این چالش‌ها یافته‌اند.
بر این اساس، افزودنی‌های بورونی با ویژگی کمبود شدید الکترون، قادر به حل کردن Li2O در آند فلز لیتیوم هستند که این امر موجب کاهش مقاومت انتقال بار در سطح تماس می‌شود.
پژوهشگران تأکید می‌کنند که این مواد حتی در باتری‌های Li/CFx نیز با حل کردن رسوبات LiF در منافذ CFx، ضریب انتشار یون‌های لیتیوم را افزایش داده و ظرفیت تخلیه ویژه و عملکرد در نرخ‌های بالا را به‌طور چشمگیری بهبود می‌بخشند.
گفتنی است یکی از یافته‌های کلیدی این پژوهش نقش تجزیه اکسیداتیو افزودنی‌های بورونی در تشکیل لایه‌ای پایدار بین الکترولیت و کاتد است. این لایه محافظ که CEI نامیده می‌شود، پایداری طولانی‌مدت کاتدهای با ولتاژ بالا را تضمین می‌کند.
در این مطالعه، چهار نوع افزودنی بورونی با گروه‌های عاملی مختلف مورد بررسی قرار گرفتند. پژوهشگران با استفاده از روش «پتانسیل الکترواستاتیک» (ESP)، بهترین پذیرنده‌های آنیونی را شناسایی کردند که در میان آنها، «تریس (هگزافلوئوروایزوپروپیل) بورات» (THFPB) با بالاترین مقدار ESP به عنوان امیدوارکننده‌ترین گزینه انتخاب شد.
نتایج عملی این فناوری در باتری‌های Li∥LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 با آند نازک لیتیومی و کاتد با بارگذاری بالا نشان داد که با استفاده از الکترولیت حاوی ۰٫۱ مولار THFPB، ۸۰ درصد ظرفیت پس از ۱۵۰ چرخه شارژ/دشارژ حفظ می‌شود.
