Эх сурвалж: шинэ эрчим хүчний удирдагч, by
Товч танилцуулга: Одоогийн байдлаар арилжааны лити-ион батерейны электролит дэх литийн давсууд нь голчлон LiPF6 ба LiPF6 нь электролитийг маш сайн цахилгаан химийн үзүүлэлтээр хангадаг боловч LiPF6 нь дулааны болон химийн тогтвортой байдал муутай бөгөөд усанд маш мэдрэмтгий байдаг.
Одоогийн байдлаар арилжааны лити-ион батерейны электролит дахь литийн давсууд нь голчлон LiPF6 ба LiPF6 нь электролитэд маш сайн цахилгаан химийн үзүүлэлтүүдийг өгдөг.Гэсэн хэдий ч LiPF6 нь дулааны болон химийн тогтвортой байдал муутай бөгөөд усанд маш мэдрэмтгий байдаг.Бага хэмжээний H2O-ийн нөлөөн дор HF зэрэг хүчиллэг бодисууд задарч, эерэг материал нь зэвэрч, шилжилтийн металлын элементүүд уусч, сөрөг электродын гадаргуу нь SEI хальсыг устгахад шилжинэ. , Үр дүнгээс харахад SEI хальс үргэлжлэн өссөөр байгаа нь лити-ион батерейны хүчин чадал тасралтгүй буурахад хүргэдэг.
Эдгээр бэрхшээлийг даван туулахын тулд илүү тогтвортой H2O, дулааны болон химийн тогтвортой байдал сайтай иммидын литийн давс, тухайлбал LiTFSI, lifsi, liftfsi зэрэг литийн давсууд нь зардлын хүчин зүйл болон литийн давсны анионоор хязгаарлагддаг гэж хүмүүс найдаж байсан. LiTFSI гэх мэт Al-ийн тугалган зэврэлтээс ангижрах боломжгүй, LiTFSI литийн давсыг практикт ашиглаагүй байна.Саяхан Германы HIU лабораторийн ВАРВАРА Шарова имид литийн давсыг электролитийн нэмэлт болгон хэрэглэх шинэ аргыг олсон байна.
Ли-ион батерей дахь бал сөрөг электродын бага потенциал нь түүний гадаргуу дээр электролитийн задралд хүргэж, SEI хальс гэж нэрлэгддэг идэвхгүй давхарга үүсгэдэг.SEI хальс нь электролитийг сөрөг гадаргуу дээр задрахаас сэргийлж чаддаг тул SEI хальсны тогтвортой байдал нь лити-ион батерейны мөчлөгийн тогтвортой байдалд чухал нөлөө үзүүлдэг.LiTFSI зэрэг литийн давсыг арилжааны электролитийн ууссан бодис болгон ашиглах боломжгүй байсан ч нэмэлт бодис болгон ашиглаж, маш сайн үр дүнд хүрсэн.VARVARA sharova-гийн туршилтаар электролитэд 2wt% LiTFSI нэмэх нь lifepo4/ бал батерейны циклийн гүйцэтгэлийг үр дүнтэй сайжруулж болохыг тогтоожээ: 20 ℃ температурт 600 цикл, хүчин чадал нь 2% -иас бага байна.Хяналтын бүлэгт 2wt% VC нэмэлт бүхий электролитийг нэмнэ.Үүнтэй ижил нөхцөлд батерейны хүчин чадал буурах нь ойролцоогоор 20% хүрдэг.
Лити-ион батерейны гүйцэтгэлд янз бүрийн нэмэлтүүдийн нөлөөг шалгахын тулд нэмэлт бодисгүй хоосон lp30 (EC: DMC = 1: 1) бүлэг болон VC, LiTFSI, lifsi, liftfsi бүхий туршилтын бүлгийг варварвара шарова бэлтгэсэн. тус тус.Эдгээр электролитийн гүйцэтгэлийг товчлуурын хагас ба бүрэн эсээр үнэлэв.
Дээрх зурагт хоосон хяналтын бүлэг ба туршилтын бүлгийн электролитийн вольтметрийн муруйг харуулав.Бууруулах процессын явцад бид хоосон бүлгийн электролитэд EC уусгагчийн задралын задралд тохирсон 0.65в орчимд тодорхой гүйдлийн оргил гарч ирснийг бид анзаарсан.VC нэмэлт бүхий туршилтын бүлгийн задралын гүйдлийн оргил нь өндөр потенциал руу шилжсэн бөгөөд энэ нь VC нэмэлтийн задралын хүчдэл EC-ээс өндөр байсан тул хамгийн түрүүнд задрал үүссэн нь EC-ийг хамгаалсан.Гэсэн хэдий ч LiTFSI, lifsi, littfsi нэмэлтүүдээр нэмсэн электролитийн вольтметрийн муруй нь хоосон бүлгийнхээс тийм ч их ялгаатай биш байсан нь имид нэмэлтүүд нь EC уусгагчийн задралыг бууруулж чадахгүй байгааг харуулж байна.
Дээрх зураг нь янз бүрийн электролит дэх бал чулуун анодын цахилгаан химийн гүйцэтгэлийг харуулж байна.Эхний цэнэглэлт ба цэнэгийн үр ашгаас харахад хоосон бүлгийн кулонын үр ашиг 93.3%, LiTFSI, lifsi болон liftfsi бүхий электролитийн эхний үр ашиг тус тус 93.3%, 93.6%, 93.8% байна.Гэсэн хэдий ч VC нэмэлттэй электролитийн анхны үр ашиг нь ердөө 91.5% байдаг бөгөөд энэ нь графитын эхний литийн интеркалацийн үед VC нь бал чулууны анодын гадаргуу дээр задарч, илүү их Li-г зарцуулдагтай холбоотой юм.
SEI хальсны найрлага нь ионы дамжуулалтад ихээхэн нөлөө үзүүлж, дараа нь Li ион батерейны хурдны гүйцэтгэлд нөлөөлнө.Хурдны гүйцэтгэлийн туршилтаар lifsi болон liftfsi нэмэлтүүдтэй электролит нь өндөр гүйдлийн цэнэгтэй бусад электролитүүдээс арай бага хүчин чадалтай болохыг тогтоожээ.C / 2 циклийн туршилтанд имид нэмэлт бүхий бүх электролитийн мөчлөгийн гүйцэтгэл маш тогтвортой байдаг бол VC нэмэлттэй электролитийн хүчин чадал буурдаг.
Лити-ион батерейны урт хугацааны цикл дэх электролитийн тогтвортой байдлыг үнэлэхийн тулд VARVARA Шарова мөн LiFePO4 / товчлуурын эс бүхий бал чулууны бүрэн эсийг бэлтгэж, янз бүрийн нэмэлтүүд бүхий электролитийн циклийн гүйцэтгэлийг 20 ℃ ба 40 ℃ температурт үнэлэв.Үнэлгээний үр дүнг доорх хүснэгтэд үзүүлэв.Хүснэгтээс харахад LiTFSI нэмэлттэй электролитийн үр ашиг нь анх удаа VC нэмэлттэй харьцуулахад хамаагүй өндөр бөгөөд 20 ℃ температурт унадаг дугуйн гүйцэтгэл нь бүр ч гайхалтай юм.LiTFSI нэмэлттэй электролитийн багтаамж 600 циклийн дараа 98.1% байхад VC нэмэлттэй электролитийн багтаамж ердөө 79.6% байна.Гэсэн хэдий ч электролитийг 40 ℃ температурт эргүүлэхэд энэ давуу тал алга болж, бүх электролитууд ижил төстэй эргэлтийн гүйцэтгэлтэй байдаг.
Дээрх шинжилгээнээс харахад лити-ион батерейны циклийн гүйцэтгэл нь литийн имид давсыг электролитийн нэмэлт болгон ашиглахад мэдэгдэхүйц сайжирч болохыг харахад хэцүү биш юм.Лити-ион батерей дахь LiTFSI зэрэг нэмэлтүүдийн үйл ажиллагааны механизмыг судлахын тулд VARVARA sharova XPS-ээр янз бүрийн электролит дэх бал чулуун анодын гадаргуу дээр үүссэн SEI хальсны найрлагад дүн шинжилгээ хийсэн.Эхний болон 50 дахь мөчлөгийн дараа бал чулуун анодын гадаргуу дээр үүссэн SEI хальсны XPS шинжилгээний үр дүнг дараах зурагт үзүүлэв.LiTFSI нэмэлт бүхий электролитэд үүссэн SEI хальс дахь LIF агууламж нь VC нэмэлттэй электролитийн агууламжаас хамаагүй өндөр байгааг харж болно.SEI хальсны найрлагын цаашдын тоон шинжилгээнээс харахад SEI хальс дахь LIF агуулгын дараалал нь эхний мөчлөгийн дараа lifsi > liftfsi > LiTFSI > VC > хоосон бүлэг байх боловч эхний цэнэгийн дараа SEI хальс өөрчлөгддөггүй.50 циклийн дараа lifsi болон liftfsi электролит дахь SEI хальсны LIF агууламж 12% ба 43% тус тус буурч, LiTFSI-тай нэмсэн электролитийн LIF агууламж 9% нэмэгдсэн байна.
Ерөнхийдөө SEI мембраны бүтэц нь дотоод органик бус давхарга ба гаднах органик давхарга гэсэн хоёр давхаргад хуваагддаг гэж бид боддог.Органик бус давхарга нь голчлон LIF, Li2CO3 болон бусад органик бус бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс бүрддэг бөгөөд тэдгээр нь илүү сайн цахилгаан химийн үзүүлэлттэй, илүү өндөр ионы дамжуулалттай байдаг.Гаднах органик давхарга нь голчлон электролитийн хувьд хүчтэй хамгаалалтгүй roco2li, PEO гэх мэт сүвэрхэг электролитийн задрал, полимержих бүтээгдэхүүнээс бүрддэг тул SEI мембран нь илүү органик бус бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг агуулдаг гэж найдаж байна.Имид нэмэлтүүд нь SEI мембранд илүү олон органик бус LIF бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг авчирч, SEI мембраны бүтцийг илүү тогтвортой болгож, батерейны циклийн процесст электролитийн задралаас илүү сайн сэргийлж, Li-ийн хэрэглээг бууруулж, батерейны мөчлөгийн гүйцэтгэлийг мэдэгдэхүйц сайжруулдаг.
Электролитийн нэмэлт, ялангуяа LiTFSI нэмэлтүүдийн хувьд имид литийн давс нь батерейны мөчлөгийн гүйцэтгэлийг ихээхэн сайжруулдаг.Энэ нь голчлон бал чулуун анодын гадаргуу дээр үүссэн SEI хальс нь илүү LIF, илүү нимгэн, илүү тогтвортой SEI хальстай тул электролитийн задралыг багасгаж, интерфейсийн эсэргүүцлийг бууруулдаг.Гэсэн хэдий ч одоогийн туршилтын мэдээллээс харахад LiTFSI нэмэлт нь өрөөний температурт хэрэглэхэд илүү тохиромжтой.40 ℃ температурт LiTFSI нэмэлт нь VC нэмэлтээс илт давуу талтай байдаггүй.
Шуудангийн цаг: 2021 оны 4-р сарын 15