Formation et évolution de l’interphase d’électrolyte solide modifié par des protéines dans les batteries Li métal

De nombreuses études axées sur le développement de batteries lithium-métal (LMB) sûres et à cyclage à long terme ont été rapportées. Cependant, le transfert de ces LMB hautes performances de l’échelle du laboratoire à la production à l’échelle industrielle reste difficile. La plupart des études sur les LMB se limitent à résoudre le problème de la formation de dendrites de Li via une couche formée in situ ou ex situ sur l’anode de Li, tandis que la formation et l’évolution de l’interphase d’électrolyte solide (SEI), en imitant le processus de production pratique des LMB , sont rarement pris en compte.

Récemment, Chenxu Wang et ses collègues (de l’Université de l’État de Washington) ont publié un article de recherche intitulé « Protein modified SEI formation and evolution in Li metal batteries » dans le Journal de chimie énergétique.

Dans ce document, les auteurs ont signalé la formation de SEI modifiés par des protéines sur des anodes Li à différentes températures d’arrêt. De plus, l’évolution des SEI modifiés par les protéines a été étudiée en contrôlant la durée du processus d’arrêt. En particulier, l’évolution des composants chimiques et le comportement de mouillage des SEI modifiés avec un électrolyte ont été étudiés en contrôlant les conditions du processus d’arrêt.

Il a été constaté que le traitement thermique utilisé pour la dénaturation des protéines conduisait à des structures de chaîne plus dépliées, ce qui a été confirmé par l’étude de simulation. Le SEI modifié par la zéine traité thermiquement (modifié par la zéine H) résultant a démontré un meilleur comportement de mouillage et une formation de SEI plus rapide que l’échantillon non chauffé (zéine U).

De plus, la cellule symétrique Li | Li avec le SEI modifié par la zéine H présentait une durée de vie plus longue (360 h) que la SEI modifiée par la zéine U (260 h). De plus, la cellule LiFePO4/Li symétrique avec le SEI modifié par la zéine H a présenté une performance de cyclage à long terme plus stable avec une rétention de capacité plus élevée (70 %) que celle de la cellule avec le SEI modifié par la zéine U (42 % ) après 200 cycles.

Par conséquent, des taux de formation élevés et stables pourraient être atteints avec le SEI modifié par H-zéine après un processus d’arrêt de courte durée. En conséquence, l’anode Li avec le SEI modifié par H-zéine a obtenu des performances de cyclage stables à long terme dans des cellules symétriques Li|Li et pleines.