Sous: lidè enèji nouvo, pa
Résumé: kounye a, sèl ityòm yo nan elektwolit batri komèsyal ityòm-ion yo se sitou LiPF6 ak LiPF6 te bay elektwolit ekselan pèfòmans elektwochimik, men LiPF6 gen pòv estabilite tèmik ak chimik, epi li trè sansib a dlo.
Kounye a, sèl ityòm yo nan elektwolit batri komèsyal ityòm-ion yo se sitou LiPF6 ak LiPF6 te bay elektwolit ekselan pèfòmans elektwochimik.Sepandan, LiPF6 gen move estabilite tèmik ak chimik, epi li trè sansib a dlo.Anba aksyon yon ti kantite H2O, sibstans asid tankou HF yo pral dekonpoze, ak Lè sa a, materyèl la pozitif yo pral korode, ak eleman yo metal tranzisyon yo pral fonn, ak sifas la nan elektwòd negatif yo pral imigre detwi fim SEI. , Rezilta yo montre ke fim nan SEI kontinye ap grandi, ki mennen nan n bès kontinyèl nan kapasite a nan ityòm-ion pil.
Yo nan lòd yo simonte pwoblèm sa yo, moun yo te espere ke sèl yo ityòm nan imid ak H2O ki pi estab ak pi bon estabilite tèmik ak chimik, tankou sèl ityòm tankou LiTFSI, lifsi ak liftfsi, yo limite pa faktè pri ak anyon yo nan sèl ityòm. tankou LiTFSI pa ka rezoud pou korozyon nan papye Al, elatriye, LiTFSI sèl ityòm pa te aplike nan pratik.Dènyèman, VARVARA Sharova nan laboratwa Alman HIU te jwenn yon nouvo fason pou aplikasyon sèl imid ityòm kòm aditif elektwolit.
Potansyèl ki ba nan elektwòd negatif grafit nan batri Li-ion ap mennen nan dekonpozisyon elektwolit sou sifas li yo, fòme kouch pasivasyon, ki rele fim SEI.Fim SEI ka anpeche elektwolit soti nan dekonpozisyon sou sifas negatif la, kidonk estabilite nan fim SEI gen yon enfliyans enpòtan sou estabilite sik la nan ityòm-ion pil.Malgre ke sèl ityòm tankou LiTFSI pa ka itilize kòm solute nan elektwolit komèsyal pou yon ti tan, li te itilize kòm aditif e li te reyalize rezilta trè bon.Eksperyans VARVARA Sharova te jwenn ke ajoute 2wt% LiTFSI nan elektwolit la ka efektivman amelyore pèfòmans sik nan batri lifepo4 / grafit: 600 sik nan 20 ℃ ak n bès nan kapasite se mwens pase 2%.Nan gwoup kontwòl la, yo ajoute elektwolit la ak 2wt% VC aditif.Anba menm kondisyon yo, n bès nan kapasite batri a rive nan apeprè 20%.
Yo nan lòd yo verifye efè a nan aditif diferan sou pèfòmans nan ityòm-ion pil, gwoup la vid lp30 (EC: DMC = 1:1) san aditif ak gwoup la eksperimantal ak VC, LiTFSI, lifsi ak liftfsi te prepare pa varvarvara sharova. respektivman.Pèfòmans elektwolit sa yo te evalye pa bouton mwatye selil ak selil plen.
Figi ki anwo a montre koub voltametrik elektwolit gwoup kontwòl vid la ak gwoup eksperimantal la.Pandan pwosesis rediksyon an, nou remake ke yon pik aktyèl evidan parèt nan elektwolit gwoup la vid nan apeprè 0.65v, ki koresponn ak dekonpozisyon rediksyon nan sòlvan EC.Dekonpozisyon aktyèl pik nan gwoup la eksperimantal ak aditif VC deplase nan potansyèl la segondè, ki te sitou paske vòltaj la dekonpozisyon nan aditif VC te pi wo pase sa yo ki nan EC, Se poutèt sa, dekonpozisyon an te fèt an premye, ki pwoteje EC.Sepandan, koub voltametrik elektwolit la te ajoute ak aditif LiTFSI, lifsi ak littfsi pa t siyifikativman diferan de sa yo ki nan gwoup vid la, ki endike ke aditif imid yo pa t ka diminye dekonpozisyon sòlvan EC.
Figi ki anwo a montre pèfòmans elektwochimik anod grafit nan elektwolit diferan.Soti nan efikasite nan premye chaj ak egzeyat, efikasite nan koulomb nan gwoup vid se 93.3%, efikasite nan premye nan elektwolit ak LiTFSI, lifsi ak liftfsi yo se 93.3%, 93.6% ak 93.8%, respektivman.Sepandan, efikasite nan premye elektwolit ak aditif VC se sèlman 91.5%, ki se sitou paske pandan premye entèrkalasyon ityòm nan grafit, VC dekonpoze sou sifas la nan anod grafit ak konsome plis Li.
Konpozisyon fim SEI pral gen yon gwo enfliyans sou konduktiviti iyonik la, ak Lè sa a, afekte pèfòmans pousantaj nan batri Li ion.Nan tès la pèfòmans pousantaj, li jwenn ke elektwolit la ak aditif lifsi ak liftfsi gen yon kapasite yon ti kras pi ba pase lòt elektwolit nan gwo egzeyat aktyèl.Nan tès sik C / 2, pèfòmans sik nan tout elektwolit yo ak aditif imid trè estab, pandan y ap kapasite elektwolit yo ak aditif VC diminye.
Pou evalye estabilite elektwolit nan sik alontèm batri ityòm-ion, VARVARA sharova te prepare tou LiFePO4 / grafit selil plen ak selil bouton, epi evalye pèfòmans sik elektwolit ak aditif diferan nan 20 ℃ ak 40 ℃.Rezilta evalyasyon yo montre nan tablo ki anba a.Li ka wè nan tablo a ke efikasite nan elektwolit la ak LiTFSI aditif se siyifikativman pi wo pase sa ki gen aditif VC la pou premye fwa, ak pèfòmans nan monte bisiklèt nan 20 ℃ se menm plis akablan.Pousantaj retansyon kapasite elektwolit la ak aditif LiTFSI se 98.1% apre 600 sik, pandan y ap pousantaj retansyon kapasite elektwolit ak aditif VC se sèlman 79.6%.Sepandan, avantaj sa a disparèt lè elektwolit la monte bisiklèt nan 40 ℃, ak tout elektwolit gen menm pèfòmans monte bisiklèt.
Soti nan analiz ki pi wo a, li pa difisil pou wè ke pèfòmans sik nan batri ityòm-ion ka siyifikativman amelyore lè sèl ityòm imid yo itilize kòm aditif elektwolit.Yo nan lòd yo etidye mekanis nan aksyon nan aditif tankou LiTFSI nan pil ityòm-ion, VARVARA Sharova analize konpozisyon fim SEI ki te fòme sou sifas anod grafit nan elektwolit diferan pa XPS.Figi sa a montre rezilta analiz XPS fim SEI ki te fòme sou sifas anod grafit apre premye ak 50yèm sik yo.Li ka wè ke kontni an LIF nan fim nan SEI ki te fòme nan elektwolit la ak aditif LiTFSI se siyifikativman pi wo pase sa ki nan elektwolit la ak aditif VC.Pli lwen analiz quantitative nan konpozisyon fim SEI montre ke lòd la nan kontni LIF nan fim SEI se lifsi > liftfsi > LiTFSI > VC > gwoup vid apre premye sik la, men fim nan SEI pa envaryab apre premye chaj la.Apre 50 sik, kontni an LIF nan fim SEI nan lifsi ak liftfsi elektwolit diminye pa 12% ak 43%, respektivman, pandan y ap kontni an LIF nan elektwolit te ajoute ak LiTFSI ogmante pa 9%.
Anjeneral, nou panse ke estrikti nan manbràn SEI divize an de kouch: kouch enteryè inòganik la ak kouch ekstèn òganik la.Kouch inòganik la sitou konpoze de LIF, Li2CO3 ak lòt konpozan inòganik, ki gen pi bon pèfòmans elektwochimik ak pi wo konduktiviti iyonik.Kouch òganik deyò a sitou konpoze de dekonpozisyon elektwolit ki mouye ak pwodwi polymérisation, tankou roco2li, PEO ak sou sa, ki pa gen okenn pwoteksyon fò pou elektwolit la, Se poutèt sa, nou espere ke manbràn SEI a gen plis eleman inòganik.Aditif imid ka pote eleman LIF plis inòganik nan manbràn SEI a, ki fè estrikti manbràn SEI a pi estab, ka pi byen anpeche dekonpozisyon elektwolit nan pwosesis sik batri a, diminye konsomasyon Li, ak siyifikativman amelyore pèfòmans sik batri a.
Kòm aditif elektwolit, espesyalman aditif LiTFSI, sèl ityòm imid ka siyifikativman amelyore pèfòmans sik batri a.Sa a se sitou akòz lefèt ke fim nan SEI ki te fòme sou sifas la nan anod grafit gen plis LIF, mens ak plis ki estab fim SEI, ki diminye dekonpozisyon nan elektwolit ak diminye rezistans nan koòdone.Sepandan, nan done eksperimantal aktyèl yo, aditif LiTFSI pi apwopriye pou itilize nan tanperati chanm.Nan 40 ℃, aditif LiTFSI pa gen okenn avantaj evidan sou aditif VC.
Tan poste: Apr-15-2021