Mənbə: yeni enerji lideri, by
Xülasə: hazırda kommersiya litium-ion batareya elektrolitindəki litium duzları əsasən LiPF6 və LiPF6 elektrolitə əla elektrokimyəvi performans verdi, lakin LiPF6 zəif istilik və kimyəvi sabitliyə malikdir və suya çox həssasdır.
Hal-hazırda kommersiya litium-ion batareya elektrolitindəki litium duzları əsasən LiPF6 və LiPF6 elektrolitə əla elektrokimyəvi performans verdi.Bununla belə, LiPF6 zəif termal və kimyəvi sabitliyə malikdir və suya çox həssasdır.Az miqdarda H2O-nun təsiri altında HF kimi turşu maddələri parçalanacaq, sonra müsbət material korroziyaya uğrayacaq və keçid metal elementləri həll ediləcək və mənfi elektrodun səthi SEI filmini məhv etmək üçün köçəcək. , Nəticələr göstərir ki, SEI filmi böyüməyə davam edir və bu, litium-ion batareyalarının tutumunun davamlı azalmasına səbəb olur.
Bu problemləri aradan qaldırmaq üçün insanlar ümid edirdilər ki, daha sabit H2O və daha yaxşı istilik və kimyəvi sabitliyə malik imidin litium duzları, məsələn, LiTFSI, lifsi və liftfsi kimi litium duzları, xərc amilləri və litium duzlarının anionları ilə məhdudlaşır. LiTFSI kimi Al folqa və s. korroziya üçün həll edilə bilməz, LiTFSI litium duzu praktikada tətbiq edilməmişdir.Bu yaxınlarda Almaniyanın HIU laboratoriyasından VARVARA şarova elektrolit əlavələri kimi imid litium duzlarının tətbiqi üçün yeni üsul tapmışdır.
Li-ion batareyasında qrafit mənfi elektrodunun aşağı potensialı onun səthində elektrolitin parçalanmasına gətirib çıxaracaq və SEI filmi adlanan passivasiya təbəqəsini əmələ gətirəcəkdir.SEI filmi elektrolitin mənfi səthdə parçalanmasının qarşısını ala bilər, buna görə də SEI filminin sabitliyi litium-ion batareyalarının dövriyyə sabitliyinə həlledici təsir göstərir.LiTFSI kimi litium duzları bir müddət kommersiya elektrolitinin həlledicisi kimi istifadə edilə bilməsə də, əlavə olaraq istifadə edilmiş və çox yaxşı nəticələr əldə etmişdir.VARVARA sharova təcrübəsi aşkar etdi ki, elektrolitə 2 wt% LiTFSI əlavə etmək lifepo4/qrafit batareyasının dövriyyə performansını effektiv şəkildə yaxşılaşdıra bilər: 20 ℃ temperaturda 600 dövrə və tutumun azalması 2%-dən azdır.Nəzarət qrupuna 2wt% VC əlavəsi olan elektrolit əlavə olunur.Eyni şərtlərdə batareyanın tutumunun azalması təxminən 20% -ə çatır.
Müxtəlif aşqarların litium-ion batareyalarının işinə təsirini yoxlamaq üçün aşqarsız boş qrup lp30 (EC: DMC = 1:1) və VC, LiTFSI, lifsi və liftfsi ilə eksperimental qrup varvarvara sharova tərəfindən hazırlanmışdır. müvafiq olaraq.Bu elektrolitlərin performansı düymə yarım hüceyrə və tam hüceyrə ilə qiymətləndirildi.
Yuxarıdakı rəqəm boş nəzarət qrupunun və eksperimental qrupun elektrolitlərinin voltametrik əyrilərini göstərir.Azaltma prosesi zamanı boş qrupun elektrolitində EC həlledicisinin reduksiya parçalanmasına uyğun gələn açıq cərəyan pikinin təxminən 0,65v-də meydana gəldiyini gördük.VC əlavəsi ilə eksperimental qrupun parçalanma cərəyanının zirvəsi yüksək potensiala keçdi, bu, əsasən VC aşqarının parçalanma gərginliyinin EC-dən yüksək olması ilə əlaqədar idi.Bununla belə, LiTFSI, lifsi və littfsi əlavələri ilə əlavə edilmiş elektrolitin voltametrik əyriləri boş qrupdan əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənmirdi, bu da imid əlavələrinin EC həlledicisinin parçalanmasını azalda bilməyəcəyini göstərirdi.
Yuxarıdakı rəqəm müxtəlif elektrolitlərdə qrafit anodunun elektrokimyəvi göstəricilərini göstərir.İlk doldurma və boşalmanın səmərəliliyindən boş qrupun kulon səmərəliliyi 93,3%, LiTFSI, lifsi və liftfsi ilə elektrolitlərin birinci səmərəliliyi müvafiq olaraq 93,3%, 93,6% və 93,8% təşkil edir.Bununla belə, VC əlavəsi olan elektrolitlərin ilk səmərəliliyi cəmi 91,5% təşkil edir, bu, əsasən, qrafitin ilk litium interkalasiyası zamanı VC qrafit anodunun səthində parçalanır və daha çox Li istehlak edir.
SEI filminin tərkibi ion keçiriciliyinə böyük təsir göstərəcək və sonra Li ion batareyasının sürət performansına təsir edəcəkdir.Tezlik performans testində, lifsi və liftfsi əlavələri olan elektrolitin yüksək cərəyan boşalmasında digər elektrolitlərdən bir qədər aşağı tutumlu olduğu aşkar edilmişdir.C / 2 dövrü testində imid əlavələri olan bütün elektrolitlərin dövr performansı çox sabitdir, VC əlavələri olan elektrolitlərin tutumu isə azalır.
Litium-ion batareyanın uzunmüddətli dövrəsində elektrolitin dayanıqlığını qiymətləndirmək üçün VARVARA sharova həmçinin LiFePO4 / düymə hüceyrəli qrafit tam hüceyrə hazırladı və 20 ℃ və 40 ℃ temperaturda müxtəlif əlavələrlə elektrolitin dövr performansını qiymətləndirdi.Qiymətləndirmənin nəticələri aşağıdakı cədvəldə göstərilmişdir.Cədvəldən görünür ki, LiTFSI qatqısı olan elektrolitin səmərəliliyi ilk dəfə VC əlavəsi ilə müqayisədə xeyli yüksəkdir və 20 ℃ temperaturda velosiped performansı daha da böyükdür.LiTFSI qatqısı olan elektrolitin tutumluluq dərəcəsi 600 dövrədən sonra 98,1%, VC əlavəsi ilə elektrolitin tutma qabiliyyəti isə cəmi 79,6% təşkil edir.Bununla belə, bu üstünlük elektrolit 40 ℃-də dövrəyə alındıqda yox olur və bütün elektrolitlər oxşar dövriyyə performansına malikdir.
Yuxarıdakı təhlildən, litium imid duzunun elektrolit əlavəsi kimi istifadə edildiyi zaman litium-ion batareyanın dövr performansının əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırıla biləcəyini görmək çətin deyil.VARVARA şarova litium-ion akkumulyatorlarda olan LiTFSI kimi əlavələrin təsir mexanizmini öyrənmək məqsədilə müxtəlif elektrolitlərdə qrafit anodun səthində əmələ gələn SEI plyonkasının tərkibini XPS vasitəsilə təhlil etmişdir.Aşağıdakı şəkildə birinci və 50-ci dövrələrdən sonra qrafit anodunun səthində əmələ gələn SEI filminin XPS təhlili nəticələri göstərilir.Görünür ki, LiTFSI qatqısı olan elektrolitdə əmələ gələn SEI filmindəki LIF tərkibi VC aşqarlı elektrolitdən xeyli yüksəkdir.SEI filminin tərkibinin əlavə kəmiyyət təhlili göstərir ki, SEI filmində LIF məzmun sırası birinci sikldən sonra lifsi > liftfsi > LiTFSI > VC > boş qrupdur, lakin SEI filmi birinci yüklənmədən sonra dəyişməz deyil.50 sikldən sonra lifsi və liftfsi elektrolitində SEI filminin LIF tərkibi müvafiq olaraq 12% və 43% azalıb, LiTFSI ilə əlavə olunan elektrolitin LIF tərkibi isə 9% artıb.
Ümumiyyətlə, SEI membranının strukturunun iki təbəqəyə bölündüyünü düşünürük: daxili qeyri-üzvi təbəqə və xarici üzvi təbəqə.Qeyri-üzvi təbəqə əsasən daha yaxşı elektrokimyəvi göstəricilərə və daha yüksək ion keçiriciliyinə malik LIF, Li2CO3 və digər qeyri-üzvi komponentlərdən ibarətdir.Xarici üzvi təbəqə əsasən elektrolit üçün güclü qorunmaya malik olmayan roco2li, PEO və s. kimi məsaməli elektrolit parçalanması və polimerləşmə məhsullarından ibarətdir, Buna görə də SEI membranının daha çox qeyri-üzvi komponentlər ehtiva etdiyinə ümid edirik.İmid əlavələri SEI membranına daha çox qeyri-üzvi LIF komponentləri gətirə bilər ki, bu da SEI membranının strukturunu daha sabit edir, batareyanın dövriyyəsi prosesində elektrolitlərin parçalanmasının qarşısını daha yaxşı alır, Li istehlakını azaldır və batareyanın dövriyyə performansını əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırır.
Elektrolit əlavələri, xüsusilə LiTFSI əlavələri kimi, imid litium duzları batareyanın dövriyyə performansını əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra bilər.Bu, əsasən, qrafit anodunun səthində əmələ gələn SEI plyonkasının daha çox LIF, daha nazik və daha dayanıqlı SEI filminə malik olması ilə əlaqədardır ki, bu da elektrolitin parçalanmasını azaldır və interfeys müqavimətini azaldır.Bununla belə, mövcud eksperimental məlumatlara əsasən, LiTFSI əlavəsi otaq temperaturunda istifadə üçün daha uyğundur.40 ℃ temperaturda LiTFSI aşqarının VC aşqarından heç bir açıq üstünlüyü yoxdur.
Göndərmə vaxtı: 15 aprel 2021-ci il