Fonto: nova energigvidanto, de
Resumo: nuntempe, la litiaj saloj en komerca litio-jona baterio elektrolito estas ĉefe LiPF6 kaj LiPF6 donis al la elektrolito bonegan elektrokemian agadon, sed LiPF6 havas malbonan termikan kaj kemian stabilecon, kaj estas tre sentema al akvo.
Nuntempe, la litiaj saloj en komerca litio-jona baterio elektrolito estas ĉefe LiPF6 kaj LiPF6 donis al la elektrolito bonegan elektrokemian rendimenton.Tamen, LiPF6 havas malbonan termikan kaj kemian stabilecon, kaj estas tre sentema al akvo.Sub la ago de malgranda kvanto da H2O, acidaj substancoj kiel HF estos malkomponitaj, kaj tiam la pozitiva materialo estos korodita, kaj la transirmetalaj elementoj estos solvita, kaj la surfaco de negativa elektrodo estos migrita por detrui SEI-filmon. , La rezultoj montras, ke la SEI-filmo daŭre kreskas, kio kondukas al la kontinua malkresko de la kapablo de litio-jonaj kuirilaroj.
Por venki ĉi tiujn problemojn, homoj esperis, ke la litiaj saloj de imido kun pli stabila H2O kaj pli bona termika kaj kemia stabileco, kiel litiaj saloj kiel LiTFSI, lifsi kaj liftfsi, estas limigitaj de kostfaktoroj kaj la anjonoj de litiaj saloj. kiel LiTFSI ne povas esti solvitaj por korodo de Al-folio, ktp., LiTFSI-litia salo ne estis aplikita en la praktiko.Lastatempe, VARVARA Sharova de germana HIU-laboratorio trovis novan manieron por la apliko de imidaj litiaj saloj kiel elektrolita aldonaĵoj.
La malalta potencialo de grafita negativa elektrodo en Li-jona baterio kondukos al la putriĝo de elektrolito sur ĝia surfaco, formante pasivan tavolon, kiu nomiĝas SEI-filmo.SEI-filmo povas malhelpi elektroliton de putriĝo sur la negativa surfaco, do la stabileco de SEI-filmo havas decidan influon sur la ciklostabileco de litio-jonaj kuirilaroj.Kvankam litiaj saloj kiel LiTFSI ne povas esti uzataj kiel soluto de komerca elektrolito dum kelka tempo, ĝi estis uzata kiel aldonaĵoj kaj atingis tre bonajn rezultojn.VARVARA sharova eksperimento trovis, ke aldoni 2wt% LiTFSI en la elektrolito povas efike plibonigi la cikla agado de lifepo4/grafita baterio: 600 cikloj je 20 ℃ kaj la kapacito malpliiĝas malpli ol 2%.En la kontrolgrupo, la elektrolito kun 2wt% VC-aldonaĵo estas aldonita.Sub la samaj kondiĉoj, la malkresko de la kapablo de la kuirilaro atingas ĉirkaŭ 20%.
Por kontroli la efikon de malsamaj aldonaĵoj sur la agado de litiojonaj kuirilaroj, la malplena grupo lp30 (EC: DMC = 1:1) sen aldonaĵoj kaj la eksperimenta grupo kun VC, LiTFSI, lifsi kaj liftfsi estis preparitaj de varvarvara sharova. respektive.La rendimento de ĉi tiuj elektrolitoj estis taksita per butono duonĉelo kaj plena ĉelo.
La supra figuro montras la voltametriajn kurbojn de la elektrolitoj de la malplena kontrolgrupo kaj la eksperimenta grupo.Dum la redukta procezo, ni rimarkis, ke evidenta nuna pinto aperis en la elektrolito de la malplena grupo je ĉirkaŭ 0.65v, responda al la redukta malkomponaĵo de EC-solvento.La malkompona nuna pinto de la eksperimenta grupo kun VC-aldonaĵo ŝanĝiĝis al la alta potencialo, kio estis ĉefe ĉar la malkompona tensio de VC-aldonaĵo estis pli alta ol tiu de EC, Sekve, la malkomponaĵo okazis unue, kiu protektis EC.Tamen, la voltametriaj kurboj de la elektrolito aldonita kun LiTFSI, lifsi kaj littfsi-aldonaĵoj ne estis signife diferencaj de tiuj de la malplena grupo, kio indikis ke la imidaj aldonaĵoj ne povis redukti la putriĝon de EC-solvanto.
La supra figuro montras la elektrokemian agadon de grafita anodo en malsamaj elektrolitoj.De la efikeco de unua ŝargo kaj malŝarĝo, la kulomba efikeco de malplena grupo estas 93.3%, la unua efikeco de elektrolitoj kun LiTFSI, lifsi kaj liftfsi estas 93.3%, 93.6% kaj 93.8%, respektive.Tamen, la unua efikeco de elektrolitoj kun VC-aldonaĵo estas nur 91.5%, kio estas ĉefe ĉar dum la unua litia interkalado de grafito, VC malkomponiĝas sur la surfaco de grafita anodo kaj konsumas pli da Lio.
La komponado de SEI-filmo havos grandan influon sur la jona kondukteco, kaj tiam influos la indicon de agado de Li-jona baterio.En la indico de rendimento-testo, oni trovas, ke la elektrolito kun lifsi kaj liftfsi-aldonaĵoj havas iomete pli malaltan kapaciton ol aliaj elektrolitoj en alta nuna malŝarĝo.En la provo de C/2-ciklo, la cikla rendimento de ĉiuj elektrolitoj kun imidaj aldonaĵoj estas tre stabila, dum la kapablo de la elektrolitoj kun VC-aldonaĵoj malpliiĝas.
Por taksi la stabilecon de elektrolito en la longdaŭra ciklo de litio-jona baterio, VARVARA Sharova ankaŭ preparis LiFePO4 / grafitan plenan ĉelon kun butonĉelo, kaj taksis la ciklan agadon de elektrolito kun malsamaj aldonaĵoj je 20 ℃ kaj 40 ℃.La taksaj rezultoj estas montritaj en la suba tabelo.Oni povas vidi el la tabelo, ke la efikeco de la elektrolito kun LiTFSI-aldonaĵo estas signife pli alta ol tiu kun VC-aldonaĵo por la unua fojo, kaj la bicikla agado ĉe 20 ℃ estas eĉ pli superforta.La kapacita retenprocento de la elektrolito kun LiTFSI-aldonaĵo estas 98.1% post 600 cikloj, dum la kapacita retenprocento de la elektrolito kun VC-aldonaĵo estas nur 79.6%.Tamen, ĉi tiu avantaĝo malaperas kiam la elektrolito estas biciklita je 40 ℃, kaj ĉiuj elektrolitoj havas similan bicikladon.
El la supra analizo, ne malfacilas vidi, ke la cikla agado de litio-jona baterio povas esti signife plibonigita kiam litia imida salo estas uzata kiel elektrolita aldonaĵo.Por studi la agadmekanismon de aldonaĵoj kiel LiTFSI en litio-jonaj baterioj, VARVARA Sharova analizis la konsiston de SEI-filmo formita sur la surfaco de grafita anodo en malsamaj elektrolitoj de XPS.La sekva figuro montras la XPS-analizrezultojn de SEI-filmo formita sur la surfaco de grafita anodo post la unua kaj la 50-a cikloj.Oni povas vidi, ke la LIF-enhavo en la SEI-filmo formita en la elektrolito kun LiTFSI-aldonaĵo estas signife pli alta ol tiu en la elektrolito kun VC-aldonaĵo.Plia kvanta analizo de la kunmetaĵo de SEI-filmo montras, ke la ordo de LIF-enhavo en SEI-filmo estas lifsi > liftfsi > LiTFSI > VC > malplena grupo post la unua ciklo, sed la SEI-filmo ne estas senŝanĝa post la unua ŝargo.Post 50 cikloj, la LIF-enhavo de SEI-filmo en lifsi kaj liftfsi-elektrolito malpliiĝis je 12% kaj 43%, respektive, dum la LIF-enhavo de elektrolito aldonita kun LiTFSI pliiĝis je 9%.
Ĝenerale, ni opinias, ke la strukturo de la SEI-membrano estas dividita en du tavolojn: la interna neorganika tavolo kaj la ekstera organika tavolo.La neorganika tavolo estas ĉefe kunmetita de LIF, Li2CO3 kaj aliaj neorganikaj komponantoj, kiuj havas pli bonan elektrokemian agadon kaj pli altan jonan konduktivecon.La ekstera organika tavolo estas ĉefe kunmetita de pora elektrolita malkomponaĵo kaj polimerigo produktoj, kiel roco2li, PEO kaj tiel plu, kiu ne havas fortan protekton por la elektrolito, Tial, ni esperas, ke la SEI-membrano enhavas pli neorganikaj komponantoj.Imidaj aldonaĵoj povas alporti pli neorganikajn LIF-komponentojn al la SEI-membrano, kio faras la strukturon de la SEI-membrano pli stabila, povas pli bone malhelpi elektrolitan putriĝon en la bateria cikloprocezo, redukti Li-konsumon kaj signife plibonigi la ciklan rendimenton de la baterio.
Kiel elektrolitaj aldonaĵoj, precipe LiTFSI-aldonaĵoj, imidaj litiosaloj povas signife plibonigi la ciklan agadon de la baterio.Ĉi tio estas ĉefe pro la fakto, ke la SEI-filmo formita sur la surfaco de grafita anodo havas pli da LIF, pli maldika kaj pli stabila SEI-filmo, kiu reduktas la putriĝon de elektrolito kaj reduktas la interfacon reziston.Tamen, laŭ la nunaj eksperimentaj datumoj, LiTFSI-aldonaĵo estas pli taŭga por uzo ĉe ĉambra temperaturo.Je 40 ℃, LiTFSI-aldonaĵo havas neniun evidentan avantaĝon super VC-aldonaĵo.
Afiŝtempo: Apr-15-2021