स्रोत: नयाँ ऊर्जा नेता, द्वारा
सार: वर्तमानमा, व्यावसायिक लिथियम-आयन ब्याट्री इलेक्ट्रोलाइटमा लिथियम लवणहरू मुख्यतया LiPF6 र LiPF6 ले इलेक्ट्रोलाइट उत्कृष्ट इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन दिएका छन्, तर LiPF6 कमजोर थर्मल र रासायनिक स्थिरता छ, र पानीको लागि धेरै संवेदनशील छ।
हाल, व्यावसायिक लिथियम-आयन ब्याट्री इलेक्ट्रोलाइटमा लिथियम लवण मुख्यतया LiPF6 र LiPF6 ले इलेक्ट्रोलाइट उत्कृष्ट इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन प्रदान गरेको छ।यद्यपि, LiPF6 मा कमजोर थर्मल र रासायनिक स्थिरता छ, र पानी को लागी धेरै संवेदनशील छ।थोरै मात्रामा H2O को कार्य अन्तर्गत, HF जस्ता एसिड पदार्थहरू विघटित हुनेछन्, र त्यसपछि सकारात्मक सामग्रीहरू क्षरण हुनेछन्, र संक्रमण धातु तत्वहरू भंग हुनेछन्, र नकारात्मक इलेक्ट्रोडको सतह SEI फिल्मलाई नष्ट गर्न माइग्रेट गरिनेछ। , परिणामहरूले देखाउँछ कि SEI फिल्म बढ्दै गइरहेको छ, जसले लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको क्षमताको निरन्तर गिरावट निम्त्याउँछ।
यी समस्याहरू हटाउनको लागि, मानिसहरूले आशा गरेका छन् कि अधिक स्थिर H2O र राम्रो थर्मल र रासायनिक स्थिरताको साथ इमिडको लिथियम लवणहरू, जस्तै LiTFSI, lifsi र liftfsi जस्ता लिथियम लवणहरू लागत कारकहरू र लिथियम लवणहरूको anions द्वारा सीमित छन्। जस्तै LiTFSI को अल पन्नी को क्षरण को लागी समाधान गर्न सकिदैन, आदि, LiTFSI लिथियम नुन को व्यवहार मा लागू गरिएको छैन।हालै, जर्मन HIU प्रयोगशालाको VARVARA sharova ले इलेक्ट्रोलाइट additives रूपमा imide लिथियम लवणको प्रयोगको लागि नयाँ तरिका फेला पारेको छ।
लि-आयन ब्याट्रीमा ग्रेफाइट नकारात्मक इलेक्ट्रोडको कम क्षमताले यसको सतहमा इलेक्ट्रोलाइटको विघटन गर्न नेतृत्व गर्दछ, जुन निष्क्रिय तह बनाउँछ, जसलाई SEI फिल्म भनिन्छ।SEI फिल्मले इलेक्ट्रोलाइटलाई नकारात्मक सतहमा विघटन हुनबाट रोक्न सक्छ, त्यसैले SEI फिल्मको स्थिरताले लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको चक्र स्थिरतामा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ।यद्यपि LiTFSI जस्ता लिथियम लवणहरू केही समयको लागि व्यावसायिक इलेक्ट्रोलाइटको घुलनशील रूपमा प्रयोग गर्न सकिँदैन, यो additives को रूपमा प्रयोग गरिएको छ र धेरै राम्रो परिणामहरू प्राप्त गरेको छ।VARVARA sharova प्रयोगले इलेक्ट्रोलाइटमा 2wt% LiTFSI थप्दा Lifepo4/ ग्रेफाइट ब्याट्रीको चक्र कार्यसम्पादनलाई प्रभावकारी रूपमा सुधार गर्न सक्छ: 20 ℃ मा 600 चक्र र क्षमता 2% भन्दा कम छ।नियन्त्रण समूहमा, 2wt% VC additive को साथ इलेक्ट्रोलाइट थपिएको छ।एउटै अवस्थामा, ब्याट्री को क्षमता को गिरावट लगभग 20% पुग्छ।
लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको प्रदर्शनमा विभिन्न additives को प्रभाव प्रमाणित गर्न, खाली समूह lp30 (EC: DMC = 1:1) additives बिना र VC, LiTFSI, lifsi र liftfsi संग प्रयोगात्मक समूह varvarvara sharova द्वारा तयार गरिएको थियो। क्रमशः।यी इलेक्ट्रोलाइटहरूको प्रदर्शन बटन आधा सेल र पूर्ण सेल द्वारा मूल्याङ्कन गरिएको थियो।
माथिको चित्रले खाली नियन्त्रण समूह र प्रयोगात्मक समूहको इलेक्ट्रोलाइट्सको भोल्टामेट्रिक वक्रहरू देखाउँछ।घटाउने प्रक्रियाको क्रममा, हामीले देख्यौं कि खाली समूहको इलेक्ट्रोलाइटमा लगभग 0.65v मा स्पष्ट वर्तमान शिखर देखा पर्यो, EC विलायकको घटाउने विघटनसँग सम्बन्धित।VC additive को साथ प्रयोगात्मक समूह को विघटन वर्तमान शिखर उच्च क्षमता मा सारियो, जुन मुख्य कारण थियो कि VC additive को विघटन भोल्टेज EC को भन्दा बढी थियो, त्यसैले, विघटन पहिलो भयो, जसले EC लाई सुरक्षित गर्यो।यद्यपि, LiTFSI, lifsi र littfsi additives सँग थपिएको इलेक्ट्रोलाइटको भोल्टामेट्रिक कर्भहरू खाली समूहको भन्दा धेरै फरक थिएनन्, जसले संकेत गर्दछ कि इमिड एडिटिभ्सले EC विलायकको विघटन कम गर्न सक्दैन।
माथिको चित्रले विभिन्न इलेक्ट्रोलाइटहरूमा ग्रेफाइट एनोडको इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन देखाउँछ।पहिलो चार्ज र डिस्चार्जको दक्षताबाट, खाली समूहको कुलम्ब दक्षता 93.3% छ, LiTFSI, lifsi र liftfsi सँग इलेक्ट्रोलाइटहरूको पहिलो दक्षता क्रमशः 93.3%, 93.6% र 93.8% हो।जे होस्, VC additive को साथ इलेक्ट्रोलाइट्स को पहिलो दक्षता केवल 91.5% हो, जुन मुख्य रूप मा ग्रेफाइट को पहिलो लिथियम इन्टरकेलेसन को समयमा, VC ग्रेफाइट एनोड को सतह मा विघटन गर्दछ र अधिक ली खपत गर्दछ।
SEI फिल्मको संरचनाले आयनिक चालकतामा ठूलो प्रभाव पार्छ, र त्यसपछि ली आयन ब्याट्रीको दर प्रदर्शनलाई असर गर्छ।दर कार्यसम्पादन परीक्षणमा, यो फेला पर्यो कि लाइफसी र लिफ्टएफसी एडिटिभहरू भएको इलेक्ट्रोलाइटको उच्च वर्तमान डिस्चार्जमा अन्य इलेक्ट्रोलाइटहरू भन्दा थोरै कम क्षमता हुन्छ।C / 2 चक्र परीक्षणमा, imide additives संग सबै इलेक्ट्रोलाइट्स को चक्र प्रदर्शन धेरै स्थिर छ, जबकि VC additives संग इलेक्ट्रोलाइट को क्षमता घट्छ।
लिथियम-आयन ब्याट्रीको दीर्घकालीन चक्रमा इलेक्ट्रोलाइटको स्थिरता मूल्याङ्कन गर्नको लागि, VARVARA शारोभाले LiFePO4 / ग्रेफाइट पूर्ण सेल बटन सेलको साथ पनि तयार गर्यो, र 20 ℃ र 40 ℃ मा विभिन्न additives संग इलेक्ट्रोलाइटको चक्र कार्यसम्पादन मूल्याङ्कन गर्यो।मूल्याङ्कन परिणामहरू तलको तालिकामा देखाइएको छ।यो तालिकाबाट देख्न सकिन्छ कि LiTFSI additive को साथ इलेक्ट्रोलाइट को दक्षता पहिलो पटक VC additive संग भन्दा उल्लेखनीय रूपमा उच्च छ, र 20 ℃ मा साइकल चलाउने प्रदर्शन अझ बढी छ।LiTFSI additive को साथ इलेक्ट्रोलाइट को क्षमता रिटेन्सन दर 600 चक्र पछि 98.1% छ, जबकि VC additive संग इलेक्ट्रोलाइट को क्षमता रिटेन्सन दर मात्र 79.6% छ।यद्यपि, यो फाइदा गायब हुन्छ जब इलेक्ट्रोलाइट 40 ℃ मा साइकल गरिन्छ, र सबै इलेक्ट्रोलाइट्स समान साइकल प्रदर्शन छ।
माथिको विश्लेषणबाट, लिथियम-आयन ब्याट्रीको चक्र कार्यसम्पादनमा उल्लेखनीय सुधार गर्न सकिन्छ जब लिथियम इमाइड नुनलाई इलेक्ट्रोलाइट additive को रूपमा प्रयोग गरिन्छ भनेर हेर्न गाह्रो छैन।लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूमा LiTFSI जस्ता additives को कार्य संयन्त्रको अध्ययन गर्न, VARVARA sharova ले XPS द्वारा विभिन्न इलेक्ट्रोलाइटहरूमा ग्रेफाइट एनोडको सतहमा बनेको SEI फिल्मको संरचनाको विश्लेषण गरे।निम्न चित्रले पहिलो र 50 औं चक्र पछि ग्रेफाइट एनोडको सतहमा बनेको SEI फिल्मको XPS विश्लेषण परिणामहरू देखाउँछ।यो देख्न सकिन्छ कि LiTFSI additive को साथ इलेक्ट्रोलाइट मा गठन SEI फिल्म मा LIF सामग्री VC additive संग इलेक्ट्रोलाइट मा भन्दा उल्लेखनीय रूपमा उच्च छ।SEI फिल्मको संरचनाको थप मात्रात्मक विश्लेषणले देखाउँछ कि SEI फिल्ममा LIF सामग्रीको क्रम lifsi > liftfsi > LiTFSI > VC > पहिलो चक्र पछि खाली समूह हो, तर SEI फिल्म पहिलो चार्ज पछि अपरिवर्तनीय छैन।50 चक्र पछि, LIFSI र liftfsi इलेक्ट्रोलाइटमा SEI फिल्मको LIF सामग्री क्रमशः 12% र 43% ले घट्यो, जबकि LiTFSI सँग थपिएको इलेक्ट्रोलाइटको LIF सामग्री 9% ले बढ्यो।
सामान्यतया, हामी सोच्दछौं कि SEI झिल्लीको संरचना दुई तहमा विभाजित छ: भित्री अकार्बनिक तह र बाहिरी जैविक तह।अजैविक तह मुख्यतया LIF, Li2CO3 र अन्य अकार्बनिक घटकहरू मिलेर बनेको हुन्छ, जसमा राम्रो इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन र उच्च आयनिक चालकता हुन्छ।बाहिरी जैविक तह मुख्यतया सच्छिद्र इलेक्ट्रोलाइट विघटन र पोलिमराइजेशन उत्पादनहरूबाट बनेको हुन्छ, जस्तै roco2li, PEO र यस्तै, जसमा इलेक्ट्रोलाइटको लागि कुनै बलियो सुरक्षा छैन, त्यसैले, हामी आशा गर्छौं कि SEI झिल्लीमा अधिक अकार्बनिक घटकहरू छन्।Imide additives ले SEI झिल्लीमा थप अजैविक LIF कम्पोनेन्टहरू ल्याउन सक्छ, जसले SEI झिल्लीको संरचनालाई थप स्थिर बनाउँछ, ब्याट्री चक्र प्रक्रियामा इलेक्ट्रोलाइट विघटनलाई राम्रोसँग रोक्न सक्छ, Li खपत घटाउँछ, र ब्याट्रीको चक्र कार्यसम्पादनमा उल्लेखनीय सुधार गर्दछ।
इलेक्ट्रोलाइट additives को रूपमा, विशेष गरी LiTFSI additives, imide लिथियम लवणले ब्याट्रीको चक्र प्रदर्शनमा उल्लेखनीय सुधार गर्न सक्छ।यो मुख्यतया यस तथ्यको कारण हो कि ग्रेफाइट एनोडको सतहमा बनेको SEI फिल्ममा अधिक LIF, पातलो र अधिक स्थिर SEI फिल्म हुन्छ, जसले इलेक्ट्रोलाइटको विघटन कम गर्छ र इन्टरफेस प्रतिरोध कम गर्दछ।यद्यपि, हालको प्रयोगात्मक डेटाबाट, LiTFSI additive कोठाको तापक्रममा प्रयोगको लागि बढी उपयुक्त छ।40 ℃ मा, LiTFSI additive को VC additive मा कुनै स्पष्ट फाइदा छैन।
पोस्ट समय: अप्रिल-15-2021