Un groupe de recherche dirigé par le professeur Liu Zhaoping de l'Institut de technologie et d'ingénierie des matériaux de Ningbo (NIMTE) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) a proposé une approche analytique pour évaluer quantitativement la réversibilité et l'irréversibilité des batteries lithium-métal pratiques (LMB). ). Leur étude a été publiée dans Nature Energy .

Grâce à leur excellente densité énergétique, les LMB sont reconnus comme un élément important dans le domaine de la technologie des batteries. Cependant, la mauvaise réversibilité électrochimique des anodes au lithium métallique est devenue un goulot d'étranglement majeur pour améliorer la durée de vie des LMB; par conséquent, une analyse précise de la réversibilité des anodes au lithium métallique est une condition préalable importante pour le développement de LMB à longue durée de vie.

En raison du "réservoir de lithium" excessif dans l'anode qui compense en permanence la perte irréversible de lithium pendant le cyclage, la véritable réversibilité de l'anode au lithium métallique reste une énigme non résolue.

Dans cet esprit, les chercheurs du NIMTE ont développé une méthodologie innovante pour distinguer quantitativement le lithium actif du lithium inactif dans l'anode au lithium métallique cyclée dans un système de batterie au lithium pratique. Cette méthode permet ainsi, pour la première fois, la quantification précise de la réversibilité électrochimique d'une anode au lithium métallique.

Considérant que le film d'interphase d'électrolyte solide encapsulant le "lithium mort" a une barrière de solvant organique, les chercheurs ont utilisé de manière innovante des hybrides de biphényle et de tétrahydrofurane comme solvants sélectifs pour réaliser la séparation physique du "lithium actif" du "lithium mort".

Après dissolution du « lithium actif » dans le biphényl/tétrahydrofuranne, la quantité d'ions lithium a été mesurée par spectrométrie d'émission plasma-optique à couplage inductif.

De plus, la quantité d'hydrogène produite par la réaction du "lithium mort" résiduel et de l'eau déminéralisée a été mesurée par chromatographie en phase gazeuse. Ainsi, une quantification précise du "lithium actif" et du "lithium mort" a été obtenue.

Sur la base du modèle mathématique selon lequel l'irréversibilité des anodes au lithium métal croît de manière exponentielle avec le nombre de cycles, les chercheurs ont quantifié les teneurs en "lithium actif" et en "lithium mort" à différents cycles, obtenant ainsi les paramètres clés décrivant la véritable réversibilité du lithium métal anodes.

Cette méthodologie d'analyse quantitative peut également être appliquée aux cellules de poche réelles et révèle des différences réversibles intrinsèques dans les anodes au lithium métallique dans différentes conditions de fonctionnement, y compris la pression d'empilement et les taux de charge/décharge.

Ce travail fournit un outil comparatif quantitatif pour mieux comprendre les effets de différents paramètres de conception et conditions de fonctionnement sur la réversibilité des anodes au lithium métallique, ouvrant un moyen d'évaluer avec précision la dégradation et la défaillance des LMB, facilitant ainsi la conception et le développement ultérieurs de haute -LMB performants. + Explorer plus loin

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