Manba: yangi energiya rahbari, by
Xulosa: hozirgi vaqtda tijorat lityum-ionli akkumulyator elektrolitlaridagi lityum tuzlari asosan LiPF6 va LiPF6 elektrolitlarga mukammal elektrokimyoviy ko'rsatkichlarni berdi, ammo LiPF6 issiqlik va kimyoviy barqarorlikka ega va suvga juda sezgir.
Hozirgi vaqtda tijorat lityum-ionli akkumulyator elektrolitlaridagi lityum tuzlari asosan LiPF6 va LiPF6 elektrolitlarga mukammal elektrokimyoviy ko'rsatkichlarni berdi.Biroq, LiPF6 zaif termal va kimyoviy barqarorlikka ega va suvga juda sezgir.Kichik miqdordagi H2O ta'sirida HF kabi kislotali moddalar parchalanadi, keyin musbat material korroziyaga uchraydi va o'tish metall elementlari eritiladi va SEI plyonkasini yo'q qilish uchun salbiy elektrodning yuzasi ko'chiriladi. , Natijalar shuni ko'rsatadiki, SEI plyonkasi o'sishda davom etmoqda, bu esa lityum-ion batareyalar quvvatining doimiy pasayishiga olib keladi.
Ushbu muammolarni bartaraf etish uchun odamlar barqaror H2O va yaxshi termal va kimyoviy barqarorlikka ega bo'lgan imidning lityum tuzlari, masalan, LiTFSI, lifsi va liftfsi kabi lityum tuzlari xarajat omillari va lityum tuzlarining anionlari bilan cheklanganligiga umid qilishdi. LiTFSI kabi Al folga korroziyasini hal qilish mumkin emas va hokazo, LiTFSI lityum tuzi amalda qo'llanilmagan.Yaqinda Germaniyaning HIU laboratoriyasidan VARVARA sharova elektrolitlar qo'shimchalari sifatida imid litiy tuzlarini qo'llashning yangi usulini topdi.
Li-ion batareyasidagi grafit manfiy elektrodning past potentsiali uning yuzasida elektrolitning parchalanishiga olib keladi va SEI plyonkasi deb ataladigan passivatsiya qatlamini hosil qiladi.SEI plyonkasi elektrolitlarning salbiy yuzasida parchalanishiga to'sqinlik qilishi mumkin, shuning uchun SEI filmining barqarorligi lityum-ion batareyalarning aylanish barqarorligiga hal qiluvchi ta'sir ko'rsatadi.LiTFSI kabi lityum tuzlari bir muncha vaqt davomida tijorat elektrolitlarining eritmasi sifatida ishlatilmasa ham, u qo'shimchalar sifatida ishlatilgan va juda yaxshi natijalarga erishgan.VARVARA sharova tajribasi shuni ko'rsatdiki, elektrolitga 2wt% LiTFSI qo'shilishi lifepo4/grafit batareyasining sikl ko'rsatkichlarini samarali yaxshilashi mumkin: 20 ℃ da 600 tsikl va sig'imning pasayishi 2% dan kam.Nazorat guruhiga 2wt% VC qo'shimchali elektrolit qo'shiladi.Xuddi shu sharoitda batareya quvvatining pasayishi taxminan 20% ga etadi.
Turli qo'shimchalarning litiy-ionli batareyalarning ishlashiga ta'sirini tekshirish uchun qo'shimchalarsiz bo'sh guruh lp30 (EC: DMC = 1: 1) va VC, LiTFSI, lifsi va liftfsi bilan tajriba guruhi varvarvara sharova tomonidan tayyorlandi. mos ravishda.Ushbu elektrolitlarning ishlashi tugma yarim hujayra va to'liq hujayra tomonidan baholandi.
Yuqoridagi rasmda bo'sh nazorat guruhi va eksperimental guruh elektrolitlarining voltametrik egri chiziqlari ko'rsatilgan.Qaytarilish jarayonida biz bo'sh guruhning elektrolitida EC erituvchining pasayish parchalanishiga mos keladigan taxminan 0,65v da aniq oqim cho'qqisi paydo bo'lganini payqadik.VC qo'shimchasi bilan eksperimental guruhning parchalanish oqimining cho'qqisi yuqori potentsialga o'tdi, bu asosan VC qo'shimchasining parchalanish kuchlanishi EC dan yuqori bo'lganligi sababli, birinchi bo'lib parchalanish sodir bo'ldi, bu EKni himoya qildi.Shu bilan birga, LiTFSI, lifsi va littfsi qo'shimchalari bilan qo'shilgan elektrolitning voltametrik egri chiziqlari bo'sh guruhnikidan sezilarli farq qilmadi, bu imid qo'shimchalari EK erituvchining parchalanishini kamaytira olmasligini ko'rsatdi.
Yuqoridagi rasmda grafit anodining turli elektrolitlardagi elektrokimyoviy ko'rsatkichlari ko'rsatilgan.Birinchi zaryadlash va tushirish samaradorligidan bo'sh guruhning kulon samaradorligi 93,3% ni tashkil qiladi, LiTFSI, lifsi va liftfsi bo'lgan elektrolitlarning birinchi samaradorligi mos ravishda 93,3%, 93,6% va 93,8% ni tashkil qiladi.Biroq, VC qo'shimchali elektrolitlarning birinchi samaradorligi atigi 91,5% ni tashkil qiladi, bu asosan grafitning birinchi lityum interkalatsiyasi paytida VC grafit anodining yuzasida parchalanadi va ko'proq Li ni iste'mol qiladi.
SEI filmining tarkibi ion o'tkazuvchanligiga katta ta'sir ko'rsatadi va keyin Li ion batareyasining tezligiga ta'sir qiladi.Tezlik samaradorligini tekshirishda lifsi va liftfsi qo'shimchalari bo'lgan elektrolitlar yuqori oqimli razryadda boshqa elektrolitlarga qaraganda bir oz pastroq quvvatga ega ekanligi aniqlandi.C / 2 tsikli sinovida imid qo'shimchalari bo'lgan barcha elektrolitlarning aylanish ko'rsatkichlari juda barqaror, VC qo'shimchalari bo'lgan elektrolitlarning quvvati pasayadi.
Lityum-ion batareyaning uzoq muddatli tsiklida elektrolitlar barqarorligini baholash uchun VARVARA sharova, shuningdek, tugma xujayrasi bo'lgan LiFePO4 / grafit to'liq hujayrani tayyorladi va 20 ℃ va 40 ℃ da turli qo'shimchalar bilan elektrolitlarning aylanish ko'rsatkichlarini baholadi.Baholash natijalari quyidagi jadvalda keltirilgan.Jadvaldan ko'rinib turibdiki, LiTFSI qo'shimchasi bo'lgan elektrolitning samaradorligi birinchi marta VC qo'shimchasiga qaraganda ancha yuqori va 20 ℃ da velosipedda ishlash ko'rsatkichi yanada yuqori.LiTFSI qo'shimchasi bilan elektrolitning sig'imni ushlab turish darajasi 600 tsikldan keyin 98,1% ni tashkil qiladi, VC qo'shimchasi bilan elektrolitning sig'imini saqlash darajasi esa atigi 79,6% ni tashkil qiladi.Biroq, bu afzallik elektrolitlar 40 ℃ da aylantirilganda yo'qoladi va barcha elektrolitlar bir xil aylanish ko'rsatkichlariga ega.
Yuqoridagi tahlildan lityum imid tuzi elektrolitlar qo'shimchasi sifatida foydalanilganda, lityum-ion batareyaning sikl ishlashi sezilarli darajada yaxshilanishi mumkinligini ko'rish qiyin emas.Lityum-ion batareyalardagi LiTFSI kabi qo'shimchalarning ta'sir mexanizmini o'rganish uchun VARVARA sharova XPS tomonidan turli elektrolitlardagi grafit anod yuzasida hosil bo'lgan SEI plyonkasi tarkibini tahlil qildi.Quyidagi rasmda birinchi va 50-tsikllardan keyin grafit anod yuzasida hosil bo'lgan SEI plyonkasining XPS tahlil natijalari ko'rsatilgan.Ko'rinib turibdiki, LiTFSI qo'shimchasi bo'lgan elektrolitda hosil bo'lgan SEI plyonkasidagi LIF tarkibi VC qo'shimchali elektrolitga qaraganda sezilarli darajada yuqori.SEI plyonkasi tarkibining keyingi miqdoriy tahlili shuni ko'rsatadiki, SEI plyonkasidagi LIF tarkibining tartibi birinchi tsikldan keyin lifsi > liftfsi > LiTFSI > VC > bo'sh guruh bo'ladi, lekin SEI filmi birinchi zaryaddan keyin o'zgarmas emas.50 tsikldan so'ng, lifsi va liftfsi elektrolitlaridagi SEI plyonkasining LIF tarkibi mos ravishda 12% va 43% ga kamaydi, LiTFSI bilan qo'shilgan elektrolitlarning LIF tarkibi esa 9% ga oshdi.
Umuman olganda, biz SEI membranasining tuzilishi ikki qatlamga bo'lingan deb o'ylaymiz: ichki noorganik qatlam va tashqi organik qatlam.Noorganik qatlam asosan LIF, Li2CO3 va boshqa noorganik komponentlardan iborat bo'lib, ular elektrokimyoviy ko'rsatkichlari va yuqori ion o'tkazuvchanligiga ega.Tashqi organik qatlam asosan elektrolitlar uchun kuchli himoyaga ega bo'lmagan roco2li, PEO va boshqalar kabi gözenekli elektrolitlarning parchalanishi va polimerizatsiya mahsulotlaridan iborat, shuning uchun SEI membranasi ko'proq noorganik komponentlarni o'z ichiga oladi deb umid qilamiz.Imid qo'shimchalari SEI membranasiga ko'proq noorganik LIF komponentlarini olib kelishi mumkin, bu esa SEI membranasining strukturasini yanada barqaror qiladi, batareyaning aylanish jarayonida elektrolitlar parchalanishini yaxshiroq oldini oladi, Li iste'molini kamaytiradi va batareyaning tsikl ish faoliyatini sezilarli darajada yaxshilaydi.
Elektrolitlar qo'shimchalari, ayniqsa LiTFSI qo'shimchalari sifatida, imid lityum tuzlari batareyaning aylanish ish faoliyatini sezilarli darajada yaxshilashi mumkin.Bu, asosan, grafit anod yuzasida hosil bo'lgan SEI plyonkasi ko'proq LIF, nozik va barqaror SEI plyonkaga ega bo'lib, elektrolitlarning parchalanishini kamaytiradi va interfeys qarshiligini pasaytiradi.Biroq, joriy tajriba ma'lumotlariga ko'ra, LiTFSI qo'shimchasi xona haroratida foydalanish uchun ko'proq mos keladi.40 ℃ haroratda LiTFSI qo'shimchasining VC qo'shimchasidan aniq ustunligi yo'q.
Yuborilgan vaqt: 2021 yil 15 aprel