Главная > Выставка > Содержание
Новая формула электролита Куруна с эффективностью 98%
Jul 21, 2017

Вторичные аккумуляторы поташа признаны перспективными кандидатами на будущие технологии хранения энергии из-за их доступности ресурсов, низкой стоимости и достаточного напряжения батареи. Команда Yiying Wu в Университете штата Огайо сообщила о батарее K-O2 с удельной энергией 935 Вт / кг в 2013 году. С тех пор люди начали изучать, уменьшая металлический электрод K на побочные эффекты, повышая тем самым его стабильность цикла.


Сообщалось, что положительные и отрицательные материалы калия вторичной батареи по сравнению с углеродистыми материалами, сплавами или внедренными соединениями, прямое использование калия в качестве отрицательного электрода может обеспечить более высокую удельную емкость. Однако K-металл обладает высокой реакционной способностью к электролиту, а обратимое осаждение и отгонка K в электролите по-прежнему является серьезной проблемой и требует сильно пассивированной твердой электролитической границы (SEI) для стабилизации поверхности металлического калия для достижения вышеуказанных целей.


Команда Yiying Wu в Университете штата Огайо впервые продемонстрировала, что длительное и сильно обратимое осаждение / отслоение K может быть достигнуто в электролите калий-бисфторсульфонилимида (KFSI) - диметилового эфира (DME). В отсутствие какого-либо поверхностного покрытия или модификации мембраны отрицательный электрод металла K осаждался и очищался при высокой кулоновской эффективности (~ 99%) в 200 циклов.


Дальнейшая характеристика подтверждена (XPS и ЯМР), однородный SEI в основном состоит из продукта реакции между K-металлом и KFSI, а также формиат и ацетат из разложения DME. Наконец, электрохимическое окно электролита KFSI-DME может быть увеличено до 5V (vs K / K +) путем регулирования его концентрации.


Обратимость процесса осаждения / растворения K в различных электролитах оценивалась путем проведения эксперимента по термостатическому циклу. С K в качестве электрода, чистой меди в качестве рабочего электрода и кнопочной ячейки ячейки Celgard diaphragm. В тестируемых электролитах KFSI-DME является единственным препаратом, который может быть использован для долгосрочного обратимого осаждения K и отгонки.


1M KPF6-DME, 1M KTFSI-DME и 0,8M KPF6-EC / DEC не могут выполнять обратимое осаждение / снятие K и отказываться из-за малой пропускной способности и низкой эффективности кулонов, что приводит к отказу батареи в течение 10-20 циклов. Напротив, электролиты KFSI-DME с использованием разбавления (молярное отношение = 0,1) и концентрация (молярное отношение = 0,5) могут достигать 99% -ной кулоновской эффективности более чем в 100 циклов.


На рисунках 1b и c приведены кривые заряда-разряда постоянного тока и характеристики циклирования полуцели K / Cu в электролите KFSI / DME = 0,1. Из-за начальной боковой реакции между KFSI-DME и сильно восстанавливаемым металлом K кулоновская эффективность составляла менее 90% в первые пять циклов. Однако формирование пленки SEI для предотвращения непрерывного потребления электролитов, с развитием цикла, кулоновская эффективность продолжает улучшаться и, в конечном счете, на 99%.


При 4 мА / см2, когда оставшаяся К накапливается на стороне медного электрода, кривая зарядки прекращает изгиб (прямая линия), что приводит к поведению симметричной батареи K / K. Высокая кулоновская эффективность электролита KFSI / DME = 0,5 в начальном цикле может быть связана с тем, что меньшее количество свободных молекул DME восстанавливается металлом калия.

1500257379692989.png