Compuestos de intercalación de grafito ternario reversible mediados por disolventes para baterías de iones de litio...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Almacenamiento de energía

Sus antecedentes:

• Los ánodos tradicionales de las baterías de iones de litio se basan en mecanismos específicos de intercalación.
• Los compuestos de intercalación de grafito ternario (t-GIC) existentes que utilizan disolventes de glime muestran una mala ciclabilidad.
• Los mecanismos de contraintercalación en LIB a menudo requieren una disolución completa de iones, lo que limita el rendimiento.

Objetivo del estudio:

• Introducir un nuevo método de síntesis in situ de los t-GIC en tetrahidrofurano (THF) para ánodos de grafito.
• Investigar un nuevo mecanismo de intercalación distinto de la cointercalación convencional.
• Para mejorar el rendimiento de la batería, centrándose en la carga rápida y el funcionamiento a baja temperatura.

Principales métodos:

• Operando análisis de rayos X sincrotrón para caracterizar la formación in situ t-GIC.
• Análisis electroquímicos para cuantificar la transformación y el rendimiento.
• Fabricación y ensayo de celdas completas con cátodos en capas.

Principales resultados:

• Se ha demostrado la formación espontánea y controlable in situ de CIG-t a partir de CIG-b binario (CIG-b) y THF.
• Se logra una cinética rápida y una carga/descarga sincrónica, eliminando la necesidad de una desolución completa de iones de litio.
• Carga rápida de 1 minuto, rendimiento a baja temperatura sin dendrito y más de 10.000 ciclos para el ánodo de grafito.
• Las celdas completas mostraron un ciclo estable con una carga de 15 minutos y un rendimiento excelente a -40 °C.

Conclusiones:

• El nuevo mecanismo de intercalación avanza significativamente en la química del ánodo de grafito para los LIB.
• Este enfoque adaptable permite baterías de bajo costo y alto rendimiento de carga rápida y baja temperatura.
• La estrategia química es aplicable más allá de los LIB a las baterías de iones de sodio y potasio.