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

2025

Полный текст Открытый доступ: Hybrid Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.1007/s42114-025-01347-5
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

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.