Προκλήσεις που αντιμετωπίζουν οι ηλεκτρολύτες μπαταριών ιόντων λιθίου και οι κάθοδοι υψηλής ενέργειας

Η πρόοδος σε υλικά για υψηλής ενέργειας, χαμηλού κόστους και βιώσιμες μπαταρίες ιόντων λιθίου (LIBs) είναι ζωτικής σημασίας για την επιδίωξη καθαρών μηδενικών εκπομπών και για τον μετριασμό της κλιματικής αλλαγής.

Το θετικό ηλεκτρόδιο (κάθοδος) παίζει βασικό ρόλο στη συνολική ενέργεια, το κόστος και τη βιωσιμότητα της μπαταρίας. Βραχυπρόθεσμα, η βιομηχανία μπαταριών στρέφεται σε καθόδους οξειδίου μετάλλου μεταπτώσεως πλούσιες σε νικέλιο (Ni). Ωστόσο, τα LIB με χημεία καθόδου πλούσια σε Ni υποφέρουν από προβλήματα ταχείας εξασθένισης της απόδοσης που περιορίζουν επί του παρόντος τη διάρκεια ζωής τους.

Αυτό το διαδικτυακό σεμινάριο συζητά τη βαθιά επίδραση που έχει η σύνθεση ηλεκτρολυτών στη διάρκεια ζωής των LIB με καθόδους πλούσιες σε Ni. Οι πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ καθόδων πλούσιων σε Ni και ηλεκτρολυτών με βάση οργανικά ανθρακικά στη διεπιφάνεια ηλεκτροδίου-ηλεκτρολύτη (EEI) διερευνώνται υπό το φως πρόσφατων εργασιών, οι οποίες καταδεικνύουν την επιζήμια επίδραση του ανθρακικού αιθυλενίου (EC), ενός βασικού συστατικού στους συμβατικούς ηλεκτρολύτες. όταν η μπαταρία είναι φορτισμένη.

Χρησιμοποιώντας έναν συνδυασμό ηλεκτρονικής ηλεκτροχημικής φασματοσκοπίας μάζας (OEMS), φασματοσκοπίας ηλεκτροχημικής αντίστασης (EIS), πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού διαλύματος (NMR), ηλεκτρονικής μικροσκοπίας μετάδοσης (TEM) και επαγωγικά συζευγμένης φασματοσκοπίας οπτικής εκπομπής πλάσματος (ICP-OES), μια μηχανιστική Παρέχεται κατανόηση των διαδικασιών αποδόμησης σε ηλεκτρολύτες που περιέχουν EC και χωρίς EC.

Συζητείται μια προοπτική σχετικά με τις αντικρουόμενες ανάγκες σε ηλεκτρολύτες των πλούσιων σε Ni καθόδων και των ανόδων LIB και οι επιπτώσεις των ευρημάτων για άλλες καθόδους επόμενης γενιάς.

Wesley Dose είναι επίκουρος καθηγητής στη Σχολή Χημείας του Πανεπιστημίου του Λέστερ. Αφού έλαβε το διδακτορικό του στη χημεία το 2015 από το Πανεπιστήμιο του Newcastle, κατείχε μεταδιδακτορικές θέσεις στην ομάδα του Dr Christopher Johnson στο Εθνικό Εργαστήριο Argonne και στις ομάδες των καθηγητών Michael De Volder και Clare Grey στο Πανεπιστήμιο του Cambridge. Η μεταδιδακτορική του εργασία επικεντρώθηκε στη μελέτη προηγμένων υλικών ηλεκτροδίων για μπαταρίες ιόντων λιθίου επόμενης γενιάς. Συγκεκριμένα, άνοδοι με βάση το πυρίτιο και κάθοδοι οξειδίου μετάλλου μεταπτώσεως με στρώματα πλούσιες σε νικέλιο. Ο Wesley εντάχθηκε στη σχολή στο Leicester το 2021. Η έρευνά του διερευνά υλικά αποθήκευσης ενέργειας για εφαρμογές σε διάφορες χημικές μπαταρίες, συμπεριλαμβανομένων των ιόντων λιθίου και των ιόντων λιθίου «πέραν».