Addressing electrode degradation issue in high negative to positive electrode capacity ratio lithium-ion batteries using water-in-salt electrolyte

2025

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Hybrid Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.1007/s42114-025-01347-5
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

In this study, we investigate the underlying causes of degradation in Li4Ti5O12//LiMn2O4 cells with an N/P ratio of 0.9 utilizing 19.44 m LiN(SO2CF3)2 and 8.33 m LiN(SO2CF2CF3)2 (Li(TFSI)0.7(BETI)0.3∙2H2O), a hydrate-melt electrolyte. We identify the formation of hydrofluoric acid (HF) during electrochemical reactions as a key factor leading to both Mn dissolution from the LiMn2O4 cathode and rapid self-discharge at room temperature. To address these challenges, we apply a calcium fluoride (CaF2) coating to the electrodes, designed to scavenge HF by reacting to form calcium bifluoride (Ca(HF2)2). This reaction underscores the unique quasi-non-aqueous nature of Li(TFSI)0.7(BETI)0.3∙2H2O, which facilitates chemical processes not possible in traditional aqueous electrolytes. Electrochemical evaluations demonstrate that the CaF2-coated electrode exhibits improved capacity retention and higher coulombic efficiency than their uncoated counterparts. Despite these enhancements, the rapid self-discharge issue remains, indicating that additional factors contribute to this phenomenon and require further investigation. Our findings highlight the potential of water-in-salt systems, particularly the Li(TFSI)0.7(BETI)0.3∙2H2O electrolyte, in advancing lithium-ion battery technology by leveraging their distinct chemical environment. This study provides insights into the mechanisms affecting the stability and performance of hydrate-melt electrolyte for exploiting quasi-non-aqueous systems in energy-storage applications.