清华大学张强Angew:回收“死锂”提高实用锂金属电池两倍寿命

清华大学张强Angew:回收“死锂”提高实用锂金属电池两倍寿命
高能量密度锂金属电池由于不断的非活性锂积累,并伴随着电解液和活性锂储层的消耗,导致电池寿命短,严重降低了电池的循环性能。
清华大学张强等人证明通过碘化锡(SnI4 )引发的三碘化物/碘化物 (I3/I)氧化还原对可以回收非活性锂。
清华大学张强Angew:回收“死锂”提高实用锂金属电池两倍寿命
首先,I3的还原可将非活性锂转化为可溶性LiI。随后,LiI扩散到正极侧,可以被脱锂的正极氧化,实现正极的锂化。正极中的锂离子可以在后续的电化学过程中重复使用,而I3则被复制并持续回收无活性的锂。
清华大学张强Angew:回收“死锂”提高实用锂金属电池两倍寿命
图1 电化学性能
此外,低温透射电镜表明,引入的Sn不仅可以作为碘物种的载体,还可以以牺牲的方式减少I3对活性锂的额外腐蚀。因此,在工作的Li|LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2电池中,通过可逆的I3/I氧化还原对可显著回收累积的非活性锂,从而将电池寿命提高两倍。
这项工作提出了一个创造性的解决方案,回收非活性锂,以延长实用锂金属电池的寿命。
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图2 非活性Li回收策略的示意图
Reclaiming Inactive Lithium with a Triiodide/Iodide Redox Couple for Practical Lithium Metal Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2021. DOI: 10.1002/anie.202110589

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