Sors: mexxej tal-enerġija ġdida, minn
Astratt: fil-preżent, l-imluħa tal-litju fl-elettrolit tal-batterija tal-jone tal-litju kummerċjali huma prinċipalment LiPF6 u LiPF6 taw l-elettrolit prestazzjoni elettrokimika eċċellenti, iżda LiPF6 għandu stabbiltà termali u kimika fqira, u huwa sensittiv ħafna għall-ilma.
Fil-preżent, l-imluħa tal-litju fl-elettrolit tal-batterija tal-jone tal-litju kummerċjali huma prinċipalment LiPF6 u LiPF6 taw l-elettrolit prestazzjoni elettrokimika eċċellenti.Madankollu, LiPF6 għandu stabbiltà termali u kimika fqira, u huwa sensittiv ħafna għall-ilma.Taħt l-azzjoni ta 'ammont żgħir ta' H2O, sustanzi aċidi bħal HF se jiġu dekomposti, u mbagħad il-materjal pożittiv jiġi msaddad, u l-elementi tal-metall ta 'tranżizzjoni jinħall, u l-wiċċ tal-elettrodu negattiv jiġi emigrat biex jeqred il-film SEI , Ir-riżultati juru li l-film SEI qed ikompli jikber, li jwassal għat-tnaqqis kontinwu tal-kapaċità tal-batteriji tal-jone tal-litju.
Sabiex jingħelbu dawn il-problemi, in-nies ittamaw li l-imluħa tal-litju ta 'imide b'H2O aktar stabbli u stabbiltà termali u kimika aħjar, bħal melħ tal-litju bħal LiTFSI, lifsi u liftfsi, huma limitati mill-fatturi tal-ispiża u l-anjoni tal-melħ tal-litju bħal LiTFSI ma jistax jiġi solvut għall-korrużjoni tal-fojl Al, eċċ., Il-melħ tal-litju LiTFSI ma ġiex applikat fil-prattika.Riċentement, VARVARA sharova tal-laboratorju Ġermaniż HIU sabet mod ġdid għall-applikazzjoni ta 'melħ tal-litju imide bħala addittivi tal-elettroliti.
Il-potenzjal baxx ta 'elettrodu negattiv tal-grafita fil-batterija Li-ion se jwassal għad-dekompożizzjoni ta' elettrolit fuq il-wiċċ tiegħu, li jifforma saff ta 'passivazzjoni, li jissejjaħ film SEI.Il-film SEI jista 'jipprevjeni l-elettrolit mid-dekompożizzjoni fuq il-wiċċ negattiv, għalhekk l-istabbiltà tal-film SEI għandha influwenza kruċjali fuq l-istabbiltà taċ-ċiklu tal-batteriji tal-jone tal-litju.Għalkemm melħ tal-litju bħal LiTFSI ma jistax jintuża bħala solut ta 'elettrolit kummerċjali għal xi żmien, intuża bħala addittivi u kiseb riżultati tajbin ħafna.L-esperiment VARVARA sharova sab li ż-żieda ta '2wt% LiTFSI fl-elettrolit tista' ttejjeb b'mod effettiv il-prestazzjoni taċ-ċiklu tal-batterija tal-lifepo4/grafita: 600 ċiklu f'20 ℃ u t-tnaqqis fil-kapaċità huwa inqas minn 2%.Fil-grupp ta 'kontroll, l-elettrolit b'2wt% addittiv VC huwa miżjud.Taħt l-istess kundizzjonijiet, it-tnaqqis tal-kapaċità tal-batterija jilħaq madwar 20%.
Sabiex jiġi vverifikat l-effett ta 'addittivi differenti fuq il-prestazzjoni ta' batteriji tal-jone tal-litju, il-grupp vojt lp30 (EC: DMC = 1:1) mingħajr addittivi u l-grupp sperimentali b'VC, LiTFSI, lifsi u liftfsi ġew ippreparati minn varvarvara sharova rispettivament.Il-prestazzjoni ta 'dawn l-elettroliti ġiet evalwata b'nofs ċellola buttuna u ċellola sħiħa.
Il-figura ta 'hawn fuq turi l-kurvi voltametriċi tal-elettroliti tal-grupp ta' kontroll vojt u l-grupp sperimentali.Matul il-proċess ta 'tnaqqis, aħna ndunat li quċċata tal-kurrent ovvju deher fl-elettrolit tal-grupp vojt f'madwar 0.65v, li jikkorrispondi għad-dekompożizzjoni tat-tnaqqis tas-solvent tal-KE.Il-quċċata tal-kurrent tad-dekompożizzjoni tal-grupp sperimentali b'addittiv VC inbidel għall-potenzjal għoli, li kien prinċipalment minħabba li l-vultaġġ tad-dekompożizzjoni tal-addittiv VC kien ogħla minn dak tal-KE, Għalhekk, id-dekompożizzjoni seħħet l-ewwel, li pproteġiet il-KE.Madankollu, il-kurvi voltametriċi tal-elettrolit miżjud b'addittivi LiTFSI, lifsi u littfsi ma kinux differenti b'mod sinifikanti minn dawk tal-grupp vojt, li indika li l-addittivi imide ma setgħux inaqqsu d-dekompożizzjoni tas-solvent tal-KE.
Il-figura ta 'hawn fuq turi l-prestazzjoni elettrokimika tal-anodu tal-grafita f'elettroliti differenti.Mill-effiċjenza tal-ewwel ċarġ u skariku, l-effiċjenza tal-coulomb tal-grupp vojt hija 93.3%, l-ewwel effiċjenza tal-elettroliti b'LiTFSI, lifsi u liftfsi huma 93.3%, 93.6% u 93.8%, rispettivament.Madankollu, l-ewwel effiċjenza ta 'elettroliti b'addittiv VC hija biss 91.5%, li hija prinċipalment minħabba li matul l-ewwel interkalazzjoni tal-litju tal-grafita, VC jiddekomponi fuq il-wiċċ tal-anodu tal-grafita u jikkonsma aktar Li.
Il-kompożizzjoni tal-film SEI se jkollha influwenza kbira fuq il-konduttività jonika, u mbagħad taffettwa l-prestazzjoni tar-rata tal-batterija tal-jone Li.Fit-test tal-prestazzjoni tar-rata, jinstab li l-elettrolit b'addittivi ta 'lifsi u liftfsi għandu kapaċità kemmxejn aktar baxxa minn elettroliti oħra fil-ħruġ ta' kurrent għoli.Fit-test taċ-ċiklu C / 2, il-prestazzjoni taċ-ċiklu tal-elettroliti kollha b'addittivi imide hija stabbli ħafna, filwaqt li l-kapaċità tal-elettroliti b'addittivi VC tonqos.
Sabiex tiġi evalwata l-istabbiltà tal-elettrolit fiċ-ċiklu fit-tul tal-batterija tal-jone tal-litju, VARVARA sharova ħejjiet ukoll ċellula sħiħa LiFePO4 / grafita b'ċellula buttuna, u evalwat il-prestazzjoni taċ-ċiklu tal-elettrolit b'addittivi differenti f'20 ℃ u 40 ℃.Ir-riżultati tal-evalwazzjoni huma murija fit-tabella hawn taħt.Jista 'jidher mit-tabella li l-effiċjenza tal-elettrolit b'addittiv LiTFSI hija ogħla b'mod sinifikanti minn dik bl-addittiv VC għall-ewwel darba, u l-prestazzjoni taċ-ċikliżmu f'20 ℃ hija saħansitra aktar kbira.Ir-rata ta 'żamma tal-kapaċità tal-elettrolit b'addittiv LiTFSI hija 98.1% wara 600 ċiklu, filwaqt li r-rata ta' żamma tal-kapaċità tal-elettrolit b'addittiv VC hija biss 79.6%.Madankollu, dan il-vantaġġ jisparixxi meta l-elettrolit jiġi ċiklat f'40 ℃, u l-elettroliti kollha għandhom prestazzjoni simili taċ-ċikliżmu.
Mill-analiżi ta 'hawn fuq, mhuwiex diffiċli li wieħed jara li l-prestazzjoni taċ-ċiklu tal-batterija tal-jone tal-litju tista' tittejjeb b'mod sinifikanti meta l-melħ tal-imide tal-litju jintuża bħala addittiv tal-elettroliti.Sabiex tistudja l-mekkaniżmu ta 'azzjoni ta' addittivi bħal LiTFSI f'batteriji tal-jone tal-litju, VARVARA sharova analizzat il-kompożizzjoni tal-film SEI ffurmat fuq il-wiċċ tal-anodu tal-grafita f'elettroliti differenti minn XPS.Il-figura li ġejja turi r-riżultati tal-analiżi XPS tal-film SEI iffurmat fuq il-wiċċ tal-anodu tal-grafita wara l-ewwel u l-50 ċiklu.Jista 'jidher li l-kontenut ta' LIF fil-film SEI ffurmat fl-elettrolit b'addittiv LiTFSI huwa ogħla b'mod sinifikanti minn dak fl-elettrolit b'addittiv VC.Analiżi kwantitattiva ulterjuri tal-kompożizzjoni tal-film SEI turi li l-ordni tal-kontenut LIF fil-film SEI hija lifsi > liftfsi > LiTFSI > VC > grupp vojt wara l-ewwel ċiklu, iżda l-film SEI mhuwiex invarjabbli wara l-ewwel ħlas.Wara 50 ċiklu, il-kontenut LIF tal-film SEI fl-elettrolit lifsi u liftfsi naqas bi 12% u 43%, rispettivament, filwaqt li l-kontenut LIF ta 'elettrolit miżjud b'LiTFSI żdied b'9%.
Ġeneralment, naħsbu li l-istruttura tal-membrana SEI hija maqsuma f'żewġ saffi: is-saff inorganiku ta 'ġewwa u s-saff organiku ta' barra.Is-saff inorganiku huwa magħmul prinċipalment minn LIF, Li2CO3 u komponenti inorganiċi oħra, li għandhom prestazzjoni elettrokimika aħjar u konduttività jonika ogħla.Is-saff organiku ta 'barra huwa magħmul prinċipalment minn prodotti ta' dekompożizzjoni u polimerizzazzjoni ta 'elettroliti porużi, bħal roco2li, PEO u l-bqija, li m'għandu l-ebda protezzjoni qawwija għall-elettrolit, Għalhekk, nittamaw li l-membrana SEI fiha aktar komponenti inorganiċi.L-addittivi ta 'l-imide jistgħu jġibu aktar komponenti inorganiċi LIF għall-membrana SEI, li tagħmel l-istruttura tal-membrana SEI aktar stabbli, tista' tipprevjeni aħjar id-dekompożizzjoni ta 'elettroliti fil-proċess taċ-ċiklu tal-batterija, tnaqqas il-konsum ta' Li, u ttejjeb b'mod sinifikanti l-prestazzjoni taċ-ċiklu tal-batterija.
Bħala addittivi tal-elettroliti, speċjalment addittivi LiTFSI, imluħa tal-litju imide jistgħu jtejbu b'mod sinifikanti l-prestazzjoni taċ-ċiklu tal-batterija.Dan huwa prinċipalment minħabba l-fatt li l-film SEI iffurmat fuq il-wiċċ tal-anodu tal-grafita għandu aktar LIF, film SEI irqaq u aktar stabbli, li jnaqqas id-dekompożizzjoni tal-elettrolit u jnaqqas ir-reżistenza tal-interface.Madankollu, mid-dejta sperimentali attwali, l-addittiv LiTFSI huwa aktar adattat għall-użu f'temperatura tal-kamra.F'40 ℃, l-addittiv LiTFSI m'għandux vantaġġ ovvju fuq l-addittiv VC.
Ħin tal-post: Apr-15-2021