journal article·2024-05Open access

Fluorine‐Free Lithium‐Ion Capacitor with Enhanced Sustainability and Safety Based on Bio‐Based ƴ‐Valerolactone and Lithium Bis(Oxalato)Borate Electrolyte

Khai Shin Teoh, Massimo Melchiorre, Sandesh Darlami Magar, Marius Hermesdorf, Desirée Leistenschneider, Martin Oschatz, Francesco Ruffo, Juan Luis Gómez Urbano, Andrea Balducci

Advanced Materials· Volume 36· Issue 18

Abstract

Abstract In this work, the properties of a novel electrolyte based on the combination of bio‐based ƴ‐valerolactone (GVL) solvent with lithium bis(oxalato)borate (LiBOB) salt and its use for lithium‐ion capacitors (LICs) are presented. It is shown that the 1 m LiBOB in GVL electrolyte displays good transport properties, high thermal stability, and the ability to prevent anodic dissolution. Its impact on the performance of both battery‐type and capacitive‐type electrodes is evaluated. In this regard, special attention is paid to the filming properties associated with LiBOB and GVL decomposition at the electrode surfaces. To the best of the authors’ knowledge, the full‐cell devices assembled in this study are the first example of a fluorine‐free LIC. These devices exhibit a favorable energy‐to‐power ratio, delivering 80 Wh kg−1AM at 10 000 W kg−1AM along with excellent cycling stability, retaining 80% of the initial capacitance after 25 000 cycles. Furthermore, post‐mortem analysis of the LIC electrodes is conducted to gain deeper insights into the degradation mechanisms within the device.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Supercapacitor Materials and Fabrication · Advancements in Battery Materials · Catalysis for Biomass Conversion

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Institute for Technical Chemistry and Environmental Chemistry Friedrich‐Schiller University Jena. Philosophenweg 7a 07743 Jena Germany

Center for Energy and Environmental Chemistry Jena (CEEC Jena) Friedrich‐Schiller University Jena. Philosophenweg 7a 07743 Jena Germany

Dipartimento di Scienze Chimiche, Università degli Studi di Napoli Federico II Complesso Universitario di Monte S. Angelo via Cintia 21 Napoli 80126 Italy

ISUSCHEM srl Piazza Carità, 32 Napoli 80134 Italy

Funding

Ministero dell'Università e della Ricerca · Deutsche Forschungsgemeinschaft · HORIZON EUROPE Framework Programme

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