Investigaciones cuantitativas de RMN de Li sobre la evolución del ánodo de silicio durante la carga rápida y el ciclo...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Espectroscopia

Sus antecedentes:

• Los protocolos de carga rápida para las baterías de iones de litio (LIB) requieren comprender la especiación de litio.
• La espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) puede identificar y cuantificar las fases de litio en los ánodos de la batería.

Objetivo del estudio:

• Investigar el comportamiento de los electrodos de silicio (Si) durante el ciclo y la carga rápida utilizando RMN.
• Para rastrear la especiación de litio y la deposición de metal en los ánodos de silicio.

Principales métodos:

• Utilizó una sonda de radio frecuencia (RF) de resonador de placa paralela y una célula completa de una sola capa de tipo cartucho.
• Empleó estrategias de resonancia magnética 7Li para monitorear los compuestos de Li-Si y la formación de Li metálico.
• Se realizan ciclos electroquímicos a varias velocidades (1C, 2C, 3C).

Principales resultados:

• Los compuestos de silicuro de litio muestran una evolución no lineal y asimétrica durante la carga / descarga, a diferencia del grafito.
• La deposición de litio metálico ocurre como películas y dendritas en los ánodos de Si durante la carga rápida.
• Las películas de metal Li muestran una reversibilidad parcial, mientras que el Li dendrítico es completamente irreversible.

Conclusiones:

• El comportamiento intrínseco de no equilibrio de los compuestos de Li-Si afecta el rendimiento de la batería.
• La cuantificación de la deposición de litio reversible e irreversible es fundamental para el desarrollo del protocolo de carga rápida.
• La resonancia magnética de 7Li es una herramienta poderosa para evaluar estas propiedades que gobiernan el rendimiento en LIB.