Pinagmulan: bagong pinuno ng enerhiya, ni
Abstract: Sa kasalukuyan, ang mga lithium salt sa komersyal na lithium-ion na baterya electrolyte ay higit sa lahat ay LiPF6 at LiPF6 ay nagbigay ng electrolyte ng mahusay na electrochemical performance, ngunit ang LiPF6 ay may mahinang thermal at chemical stability, at napakasensitibo sa tubig.
Sa kasalukuyan, ang mga lithium salt sa komersyal na lithium-ion na baterya electrolyte ay higit sa lahat LiPF6 at LiPF6 ay nagbigay ng electrolyte ng mahusay na electrochemical performance.Gayunpaman, ang LiPF6 ay may mahinang thermal at chemical stability, at napakasensitibo sa tubig.Sa ilalim ng pagkilos ng isang maliit na halaga ng H2O, ang mga acid substance tulad ng HF ay mabubulok, at pagkatapos ay ang positibong materyal ay corroded, at ang mga elemento ng paglipat ng metal ay matutunaw, at ang ibabaw ng negatibong elektrod ay ililipat upang sirain ang SEI film. , Ang mga resulta ay nagpapakita na ang SEI film ay patuloy na lumalaki, na humahantong sa patuloy na pagbaba ng kapasidad ng mga baterya ng lithium-ion.
Upang malampasan ang mga problemang ito, umaasa ang mga tao na ang mga lithium salt ng imide na may mas matatag na H2O at mas mahusay na thermal at chemical stability, tulad ng mga lithium salts gaya ng LiTFSI, lifsi at liftfsi, ay limitado ng mga cost factor at anion ng lithium salts. tulad ng LiTFSI ay hindi malulutas para sa kaagnasan ng Al foil, atbp., LiTFSI lithium salt ay hindi nailapat sa pagsasanay.Kamakailan, ang VARVARA sharova ng German HIU laboratory ay nakahanap ng bagong paraan para sa paggamit ng imide lithium salts bilang electrolyte additives.
Ang mababang potensyal ng graphite negative electrode sa Li-ion na baterya ay hahantong sa pagkabulok ng electrolyte sa ibabaw nito, na bumubuo ng passivation layer, na tinatawag na SEI film.Maaaring pigilan ng SEI film ang electrolyte mula sa agnas sa negatibong ibabaw, kaya ang katatagan ng SEI film ay may mahalagang impluwensya sa katatagan ng ikot ng mga baterya ng lithium-ion.Kahit na ang mga lithium salt tulad ng LiTFSI ay hindi maaaring gamitin bilang solute ng komersyal na electrolyte sa ilang sandali, ito ay ginamit bilang mga additives at nakamit ang napakagandang resulta.Natuklasan ng eksperimento ng VARVARA sharova na ang pagdaragdag ng 2wt% LiTFSI sa electrolyte ay maaaring epektibong mapabuti ang pagganap ng cycle ng lifepo4/ graphite na baterya: 600 cycle sa 20 ℃ at ang pagbaba ng kapasidad ay mas mababa sa 2%.Sa control group, ang electrolyte na may 2wt% VC additive ay idinagdag.Sa ilalim ng parehong mga kondisyon, ang pagbaba ng kapasidad ng baterya ay umabot sa halos 20%.
Upang mapatunayan ang epekto ng iba't ibang mga additives sa pagganap ng mga baterya ng lithium-ion, ang blangkong pangkat na lp30 (EC: DMC = 1:1) na walang mga additives at ang eksperimentong grupo na may VC, LiTFSI, lifsi at liftfsi ay inihanda ng varvarvara sharova ayon sa pagkakabanggit.Ang pagganap ng mga electrolyte na ito ay nasuri sa pamamagitan ng button half cell at full cell.
Ang figure sa itaas ay nagpapakita ng mga voltammetric curves ng mga electrolyte ng blangkong control group at ang experimental group.Sa panahon ng proseso ng pagbawas, napansin namin na ang isang malinaw na kasalukuyang peak ay lumitaw sa electrolyte ng blangko na grupo sa humigit-kumulang 0.65v, na tumutugma sa pagbawas ng agnas ng EC solvent.Ang kasalukuyang peak ng decomposition ng experimental group na may VC additive ay lumipat sa mataas na potensyal, na higit sa lahat ay dahil ang decomposition voltage ng VC additive ay mas mataas kaysa sa EC, Samakatuwid, ang decomposition ay naganap muna, na nagpoprotekta sa EC.Gayunpaman, ang mga voltammetric curves ng electrolyte na idinagdag sa LiTFSI, lifsi at littfsi additives ay hindi gaanong naiiba sa mga blangko na grupo, na nagpahiwatig na ang imide additives ay hindi maaaring mabawasan ang decomposition ng EC solvent.
Ang figure sa itaas ay nagpapakita ng electrochemical performance ng graphite anode sa iba't ibang electrolytes.Mula sa kahusayan ng unang pagsingil at paglabas, ang kahusayan ng coulomb ng blangko na grupo ay 93.3%, ang unang kahusayan ng mga electrolyte na may LiTFSI, lifsi at liftfsi ay 93.3%, 93.6% at 93.8%, ayon sa pagkakabanggit.Gayunpaman, ang unang kahusayan ng mga electrolyte na may VC additive ay 91.5% lamang, na higit sa lahat ay dahil sa unang lithium intercalation ng graphite, ang VC ay nabubulok sa ibabaw ng graphite anode at kumonsumo ng mas maraming Li.
Ang komposisyon ng SEI film ay magkakaroon ng malaking impluwensya sa ionic conductivity, at pagkatapos ay makakaapekto sa rate ng pagganap ng Li ion na baterya.Sa rate ng pagganap ng pagsubok, ito ay natagpuan na ang electrolyte na may lifsi at liftfsi additives ay may bahagyang mas mababang kapasidad kaysa sa iba pang mga electrolytes sa mataas na kasalukuyang discharge.Sa C / 2 cycle test, ang cycle performance ng lahat ng electrolytes na may imide additives ay napaka-stable, habang ang kapasidad ng electrolytes na may VC additives ay bumababa.
Upang masuri ang katatagan ng electrolyte sa pangmatagalang cycle ng lithium-ion na baterya, naghanda din ang VARVARA sharova ng LiFePO4 / graphite full cell na may button cell, at sinuri ang cycle performance ng electrolyte na may iba't ibang additives sa 20 ℃ at 40 ℃.Ang mga resulta ng pagsusuri ay ipinapakita sa talahanayan sa ibaba.Makikita mula sa talahanayan na ang kahusayan ng electrolyte na may LiTFSI additive ay makabuluhang mas mataas kaysa sa VC additive sa unang pagkakataon, at ang pagganap ng pagbibisikleta sa 20 ℃ ay mas napakalaki.Ang capacity retention rate ng electrolyte na may LiTFSI additive ay 98.1% pagkatapos ng 600 cycles, habang ang capacity retention rate ng electrolyte na may VC additive ay 79.6% lang.Gayunpaman, ang kalamangan na ito ay nawawala kapag ang electrolyte ay na-cycle sa 40 ℃, at lahat ng electrolyte ay may katulad na pagganap ng pagbibisikleta.
Mula sa pagsusuri sa itaas, hindi mahirap makita na ang cycle ng pagganap ng lithium-ion na baterya ay maaaring makabuluhang mapabuti kapag ang lithium imide salt ay ginamit bilang electrolyte additive.Upang pag-aralan ang mekanismo ng pagkilos ng mga additives tulad ng LiTFSI sa mga baterya ng lithium-ion, sinuri ng VARVARA sharova ang komposisyon ng SEI film na nabuo sa ibabaw ng graphite anode sa iba't ibang electrolytes ng XPS.Ipinapakita ng sumusunod na figure ang mga resulta ng pagsusuri ng XPS ng SEI film na nabuo sa ibabaw ng graphite anode pagkatapos ng una at ika-50 na cycle.Makikita na ang nilalaman ng LIF sa SEI film na nabuo sa electrolyte na may LiTFSI additive ay makabuluhang mas mataas kaysa sa electrolyte na may VC additive.Ang karagdagang quantitative analysis ng komposisyon ng SEI film ay nagpapakita na ang pagkakasunud-sunod ng LIF content sa SEI film ay lifsi > liftfsi > LiTFSI > VC > blank group pagkatapos ng unang cycle, ngunit ang SEI film ay hindi invariable pagkatapos ng unang charge.Pagkatapos ng 50 cycle, ang LIF na nilalaman ng SEI film sa lifsi at liftfsi electrolyte ay bumaba ng 12% at 43%, ayon sa pagkakabanggit, habang ang LIF na nilalaman ng electrolyte na idinagdag sa LiTFSI ay tumaas ng 9%.
Sa pangkalahatan, iniisip namin na ang istraktura ng SEI membrane ay nahahati sa dalawang layer: ang panloob na inorganic na layer at ang panlabas na organic na layer.Ang inorganic na layer ay pangunahing binubuo ng LIF, Li2CO3 at iba pang mga inorganic na bahagi, na may mas mahusay na electrochemical performance at mas mataas na ionic conductivity.Ang panlabas na organic na layer ay pangunahing binubuo ng mga porous electrolyte decomposition at polymerization na mga produkto, tulad ng roco2li, PEO at iba pa, na walang malakas na proteksyon para sa electrolyte, Samakatuwid, inaasahan namin na ang SEI membrane ay naglalaman ng higit pang mga inorganic na bahagi.Ang mga additives ng imide ay maaaring magdala ng higit pang mga inorganic na sangkap ng LIF sa SEI membrane, na ginagawang mas matatag ang istraktura ng SEI membrane, mas mahusay na maiwasan ang pagkabulok ng electrolyte sa proseso ng ikot ng baterya, bawasan ang pagkonsumo ng Li, at makabuluhang mapabuti ang pagganap ng ikot ng baterya.
Bilang mga electrolyte additives, lalo na ang LiTFSI additives, ang imide lithium salts ay maaaring makabuluhang mapabuti ang cycle performance ng baterya.Ito ay higit sa lahat dahil sa ang katunayan na ang SEI film na nabuo sa ibabaw ng graphite anode ay may mas LIF, thinner at mas matatag na SEI film, na binabawasan ang agnas ng electrolyte at binabawasan ang resistensya ng interface.Gayunpaman, mula sa kasalukuyang pang-eksperimentong data, ang LiTFSI additive ay mas angkop para sa paggamit sa temperatura ng silid.Sa 40 ℃, ang LiTFSI additive ay walang halatang kalamangan sa VC additive.
Oras ng post: Abr-15-2021