Ladingstransport en kinetiek bij het spaarzaam oplossen van elektrolyten voor lithium-zwavelbatterijen (R-13237)

Er is een sterke tendens in de academische en industriële batterijgemeenschappen om verder te gaan dan de conventionele lithium-ion technologie om de energiedichtheid te vergroten en de kosten voor energieopslagdoeleinden in verschillende sectoren te verlagen. Er is veel vooruitgang geboekt bij het vervaardigen van duurzame en stabiele zwavelkathodes, en dit heeft de lithiumzwaveltechnologie steeds dichter op de markt gebracht. Onlangs was de toepassing van spaarzaam solvaterende elektrolyten veelbelovend voor het verminderen van de afbraakverschijnselen en het verhogen van de stabiliteit van lithium-zwavelbatterijen. Spaarzaam oplossende elektrolyten die slechts een kleine fractie van polysulfiden oplossen, komen naar voren als een veelbelovende elektrolyt voor lithium-zwavelbatterijen. In tegenstelling tot een volledige vastestofreactie, kan de aanwezigheid van een kleine fractie van opgeloste polysulfiden oplossingsgebaseerde polysulfidedisproportioneringsreacties aan het grensvlak mogelijk maken, wat bijdraagt aan snellere kinetiek. Door middel van zo'n uniek reactiescenario - een quasi-vastestofreactie - kan men een evenwicht bereiken tussen onderdrukte polysulfide-shuttling, een laag elektrolytvolume en een snelle reactiekinetiek. In dit project zullen we zoeken naar een mechanistisch en kwantitatief begrip van de quasivastestofreactie en zijn snelheidsbeperkende stappen om het ontwerp van nieuwe spaarzaam solvaterende elektrolyten verder te ontwikkelen.

Trefwoorden:kinetiek, ladingstransport, lithium-zwavelbatterijen

Disciplines:Chemische kinetiek en thermodynamica, Modellering, simulatie en optimalisatie