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Faktoren, die die Instabilität der 18650-Lithiumbatterie beeinflussen

2021-07-10

Wenn Sie ein Mobiltelefon am dringendsten brauchen, machen Sie sich Sorgen, dass es nicht funktioniert? Was machst du, wenn du ein Elektroauto fährst und es keinen Strom hat? Auf diese Fragen kann eine leichte Lithium-Schwefel-Batterie für Sie antworten! Seine Energiespeicherkapazität ist mehr als doppelt so hoch wie die von Batterien im Supermarktregal, aber er hat normalerweise keinen Strom und eine kurze Lebensdauer. Wissenschaftler des gemeinsamen Forschungszentrums für Energiespeicherforschung und des Pacific Northwest National Laboratory haben einen der Gründe für dieses Problem gefunden.


Sie fanden heraus, dass das im Elektrolyten der Batterie verwendete Salz einen großen Unterschied macht. Wenn ein Salz namens LITFSI-Lithiumtrifluormethylsulfonimid als Elektrolyt der Batterie verwendet wird, Montageausrüstung für Lithiumbatterien kann den Akku auf mehr als 200 Lade- und Entladevorgänge testen. In Lithium-Schwefel-Batterien kombiniert Lifsi Lithium- und Schwefelatome an der Elektrode, wird jedoch schnell freigesetzt. Im Gegensatz dazu haben ähnliche Elektrolyte eine stärkere Bindungskraft an Lithium- und Schwefelatome und werden überhaupt nicht freigesetzt. Die Leistung der Zelle lässt schnell nach und der Akku hat nach dutzendem Betrieb keine Energie mehr.

Um die Wirkung des Elektrolyten auf Lithium-Schwefel-Batterien zu bestimmen, verwendete das Forschungsteam LiTFSI und LIFSI, um entsprechende Experimente durchzuführen. LiTFSI und LIFSI sind sehr ähnliche Elektrolyte, nur enthält LIFSI weniger Kohlenstoff und Fluor als LiTFSI. Sie verwendeten die Ausrüstung des Environmental Molecular Laboratory, um die Energie der Batterieladung und -entladung kontinuierlich zu testen, und untersuchten schließlich die Elektrode. Sie fanden heraus, dass in Lithium-Schwefel-Batterien, die LiTFSI als Elektrolyt verwenden, die Lithiumatome durch produziert werden Lithium-Batterie-Punktschweißgerät werden durch Schwefelatome gebunden und bilden auf der Elektrodenoberfläche Lithiumsulfid (LISx). Bei Verwendung von LIFSI als Elektrolyt entsteht Lithiumsulfat (LISOx). Durch Berechnung der Kompaktheit der Kombination der beiden Lithiumverbindungen fanden sie heraus, dass Lithiumsulfid leicht zu brechen ist, um Lithium freizusetzen. Lithiumsulfat ist jedoch schwer abzutrennen, daher ist Sauerstoff in Schwefelsäure der Hauptschuldige.


Eines der Probleme von First-Mover-Fahrzeugen ist, dass die Fahrer lange Zeit zwischen Ladestationen eingeklemmt sind. Diese Besorgnis veranlasste die Verbraucher, sich für emissionsarme Autos zu entscheiden. Die Ergebnisse dieser Studie fügen dem Design von Hochenergie-Lithium-Schwefel-Batterien einen weiteren wichtigen Faktor hinzu.