افزودنی‌های بورونی: راه حلی نوآورانه برای افزایش کارایی و دوام باتری‌های لیتیومی
طبق گزارشی از ایتنا و به نقل از اینترستینگ‌انجینیرینگ، این فناوری با چگالی انرژی قابل توجهی بیش از ۵۰۰ وات‌ساعت بر کیلوگرم شناخته می‌شود، اما همواره با چالش‌هایی چون ایجاد دندریت‌های لیتیومی، طول عمر چرخه‌ای محدود و بازده کولنی پایین در فرآیندهای شارژ و دشارژ مواجه بوده است.
این تیم تحقیقاتی با استفاده از افزودنی‌های بورونی در الکترولیت، راه‌حل‌های اقتصادی و موثری برای فائق آمدن بر این مشکلات ارائه داده‌اند.
این افزودنی‌ها به دلیل ویژگی الکترون‌کشی قوی، قابلیت حل کردن Li2O در آند فلز لیتیوم را دارند که به نوبه خود مقاومت انتقال بار در سطح تماس را کاهش می‌دهد.
محققان اذعان دارند که این ترکیبات حتی در باتری‌های Li/CFx نیز با حل کردن رسوبات LiF در منافذ CFx، باعث افزایش ضریب انتشار یون‌های لیتیوم و بهبود چشمگیر ظرفیت تخلیه ویژه و کارایی در نرخ‌های بالا می‌شوند.
از جمله یافته‌های مهم این تحقیق، نقش تجزیه اکسیداتیو افزودنی‌های بورونی در ایجاد لایه‌ای پایدار میان الکترولیت و کاتد است. این لایه محافظ که به عنوان CEI شناخته می‌شود، دوام طولانی‌مدت کاتدهای با ولتاژ بالا را تضمین می‌کند.
در این مطالعه، چهار نوع از افزودنی‌های بورونی با گروه‌های عاملی مختلف مورد ارزیابی قرار گرفتند. پژوهشگران از روش «پتانسیل الکترواستاتیک» (ESP) برای شناسایی بهترین پذیرنده‌های آنیونی بهره بردند که در بین آنها، «تریس (هگزافلوئوروایزوپروپیل) بورات» (THFPB) با بالاترین مقدار ESP به‌عنوان گزینه‌ای امیدوارکننده انتخاب شد.
نتایج عملی این فناوری در باتری‌های Li∥LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 که دارای آند نازک لیتیومی و کاتد با بارگذاری بالا هستند، نشان می‌دهد که با به کارگیری الکترولیت حاوی ۰٫۱ مولار THFPB، ۸۰ درصد از ظرفیت پس از ۱۵۰ چرخه شارژ و دشارژ حفظ می‌شود.
