Булак: жаңы энергия лидери, by
Аннотация: азыркы учурда, соода литий-иондук батарея электролит литий туздары негизинен LiPF6 жана LiPF6 электролит мыкты электрохимиялык көрсөткүчтөрдү берген, бирок LiPF6 начар жылуулук жана химиялык туруктуулук бар, жана сууга абдан сезгич.
Азыркы учурда, соода литий-иондук батарея электролит литий туздары негизинен LiPF6 жана LiPF6 электролит мыкты электрохимиялык аткарууну берген.Бирок, LiPF6 начар термикалык жана химиялык туруктуулукка ээ жана сууга өтө сезгич.H2O аз өлчөмдөгү таасири астында HF сыяктуу кислота заттар чирип, андан кийин оң материал коррозияга учурайт, өткөөл металл элементтери эрийт жана терс электроддун бети SEI пленкасын жок кылуу үчүн көчүп кетет. , Натыйжалар SEI пленкасы өсүүнү улантып жатканын көрсөтүп турат, бул литий-иондук батареялардын кубаттуулугунун үзгүлтүксүз төмөндөшүнө алып келет.
Бул көйгөйлөрдү чечүү үчүн, адамдар литий туздары, мисалы, LiTFSI, lifsi жана liftfsi сыяктуу литий туздары сыяктуу туруктуу H2O жана жакшыраак термикалык жана химиялык туруктуулугу бар имиддин литий туздары чыгымдардын факторлору жана литий туздарынын аниондору менен чектелет деп үмүттөнүшкөн. мисалы, LiTFSI Al фольгасынын коррозиясын чечүү мүмкүн эмес жана башкалар, LiTFSI литий тузу иш жүзүндө колдонулган эмес.Жакында Германиянын HIU лабораториясынын ВАРВАРА Шарова имиддик литий туздарын электролит кошумчалары катары колдонуунун жаңы жолун тапты.
Ли-иондук аккумулятордогу графит терс электроддун төмөн потенциалы анын бетинде электролиттин ыдырап кетишине алып келип, пассивация катмарын пайда кылат, ал SEI пленкасы деп аталат.SEI пленкасы электролиттин терс бетинде ажыроосунун алдын алат, ошондуктан SEI пленкасынын туруктуулугу литий-иондук батареялардын циклинин туруктуулугуна чечүүчү таасир этет.LiTFSI сыяктуу литий туздары бир аз убакытка чейин коммерциялык электролиттин эриген заты катары колдонула албаса да, ал кошумчалар катары колдонулуп, абдан жакшы натыйжаларга жетишти.VARVARA sharova эксперименти көрсөткөндөй, электролитке 2wt% LiTFSI кошуу lifepo4/графит батареясынын циклинин натыйжалуулугун эффективдүү жакшыртат: 20 ℃ температурада 600 цикл жана кубаттуулуктун төмөндөшү 2% дан аз.Контролдук топко 2wt% VC кошулмасы бар электролит кошулат.Ошол эле шарттарда, батареянын сыйымдуулугунун төмөндөшү болжол менен 20% жетет.
Литий-иондук батарейкалардын иштешине ар кандай кошумчалардын таасирин текшерүү үчүн lp30 бош тобу (EC: DMC = 1: 1) кошумчалары жок жана VC, LiTFSI, lifsi жана liftfsi менен эксперименталдык топ Varvarvara Sharova тарабынан даярдалган. тиешелүү түрдө.Бул электролиттердин иштеши баскыч жарым клетка жана толук клетка менен бааланган.
Жогорудагы сүрөттө бош контролдук топтун жана эксперименталдык топтун электролиттеринин вольтметрикалык ийри сызыгы көрсөтүлгөн.Редукциялоо процессинде биз ачык топтун электролитинде EC эриткичтин редукциялуу ажыроосуна туура келген 0,65в чамасында ачык токтун чокусу пайда болгонун байкадык.VC кошумчасы бар эксперименталдык топтун ажыроо токтун чокусу жогорку потенциалга өттү, бул негизинен VC кошумчасынын ажыроо чыңалуусу ЭКке караганда жогору болгондуктан, ЭК корголгон ажыроо биринчи болуп өттү.Бирок, LiTFSI, lifsi жана littfsi кошумчалары менен кошулган электролиттин вольтметрикалык ийри сызыктары бош топтун сызыктарынан олуттуу айырмаланган эмес, бул имиддик кошумчалар ЭК эриткичтин ажыроосун азайта албастыгын көрсөттү.
Жогорудагы сүрөттө графит анодунун ар кандай электролиттердеги электрохимиялык көрсөткүчтөрү көрсөтүлгөн.Биринчи заряддын жана разряддын эффективдүүлүгүнөн бланктык топтун кулондук эффективдүүлүгү 93,3%, LiTFSI, lifsi жана liftfsi менен электролиттердин биринчи эффективдүүлүгү тиешелүүлүгүнө жараша 93,3%, 93,6% жана 93,8% түзөт.Бирок, VC кошумчасы бар электролиттердин биринчи эффективдүүлүгү 91,5% гана түзөт, бул негизинен графиттин литийдин биринчи интеркалациясында VC графит анодунун бетинде ажырап, Лиди көбүрөөк сарптайт.
SEI пленканын курамы иондук өткөрүмдүүлүккө чоң таасирин тийгизет, андан кийин Li ион батареясынын ылдамдыгына таасир этет.Темптин натыйжалуулугун текшерүүдө lifsi жана liftfsi кошумчалары бар электролит жогорку ток разрядындагы башка электролиттерге караганда бир аз төмөн кубаттуулукка ээ экени аныкталган.C/2 цикл сынагында имиддик кошумчалары бар бардык электролиттердин цикл көрсөткүчтөрү абдан туруктуу, ал эми VC кошумчалары бар электролиттердин сыйымдуулугу төмөндөйт.
Литий-иондук батареянын узак мөөнөттүү циклинде электролиттин туруктуулугун баалоо үчүн, VARVARA sharova LiFePO4 / баскыч клеткасы бар графит толук клеткасын даярдап, 20 ℃ жана 40 ℃ ар кандай кошумчалар менен электролиттин циклинин натыйжалуулугун баалады.Баалоонун натыйжалары төмөнкү таблицада көрсөтүлгөн.Таблицадан көрүнүп тургандай, LiTFSI кошулмасы бар электролиттин эффективдүүлүгү биринчи жолу VC кошулмасына караганда бир кыйла жогору, ал эми 20 ℃ температурада велосипед менен жүрүү көрсөткүчү андан да күчтүү.LiTFSI кошулмасы бар электролиттин сыйымдуулугу 600 циклден кийин 98,1%, ал эми VC кошумчасы бар электролиттин сыйымдуулугу 79,6% гана түзөт.Бирок, бул артыкчылык электролит 40 ℃ айланганда жоголот жана бардык электролиттер бирдей айлануу көрсөткүчүнө ээ.
Жогорудагы анализден, литий-иондук батарейканын циклинин иштеши литий имид тузу электролит кошумчасы катары колдонулганда бир топ жакшырса болорун көрүү кыйын эмес.Литий-иондук аккумуляторлордогу LiTFSI сыяктуу кошумчалардын аракет механизмин изилдөө максатында VARVARA sharova XPS аркылуу ар түрдүү электролиттерде графит анодунун бетинде пайда болгон SEI пленкасынын курамын талдады.Төмөнкү сүрөттө биринчи жана 50-циклдардан кийин графит анодунун бетинде пайда болгон SEI пленкасынын XPS анализинин натыйжалары көрсөтүлгөн.LiTFSI кошулмасы бар электролитте пайда болгон SEI пленкасындагы LIF мазмуну VC кошумчасы бар электролитке караганда бир кыйла жогору экенин көрүүгө болот.SEI пленкасынын курамын андан ары сандык талдоо көрсөткөндөй, SEI пленкасындагы LIF мазмунунун тартиби биринчи циклден кийин lifsi > liftfsi > LiTFSI > VC > бош топ болуп саналат, бирок SEI пленкасы биринчи заряддан кийин өзгөрүлбөйт.50 циклден кийин lifsi жана liftfsi электролитиндеги SEI пленкасынын LIF мазмуну тиешелүүлүгүнө жараша 12% жана 43% азайды, ал эми LiTFSI менен кошулган электролиттин LIF мазмуну 9% га өстү.
Жалпысынан биз SEI мембранасынын түзүлүшү эки катмарга бөлүнөт деп ойлойбуз: ички органикалык эмес катмар жана сырткы органикалык катмар.Органикалык эмес катмар негизинен LIF, Li2CO3 жана башка органикалык эмес компоненттерден турат, алар электрохимиялык көрсөткүчтөрү жакшы жана иондук өткөрүмдүүлүк жогору.Сырткы органикалык катмар, негизинен, электролит үчүн эч кандай күчтүү коргоого ээ болгон roco2li, PEO жана башкалар сыяктуу тешиктүү электролит ажыратуу жана полимерлөө азыктарынан турат, Ошондуктан, SEI мембранасы органикалык эмес компоненттерди камтыйт деп үмүттөнөбүз.Имиддик кошумчалар SEI мембранасына көбүрөөк органикалык эмес LIF компоненттерин алып келиши мүмкүн, бул SEI мембранасынын структурасын туруктуураак кылат, батареянын цикл процессинде электролиттин ажыроосун жакшыраак алдын алат, Li керектөөсүн азайтат жана батареянын циклинин иштешин бир топ жакшыртат.
Электролиттик кошумчалар, өзгөчө LiTFSI кошумчалары катары имиддик литий туздары батареянын циклинин иштешин бир топ жакшыртат.Бул негизинен графит анодунун бетинде пайда болгон SEI пленкасы көбүрөөк LIF, ичке жана туруктуу SEI пленкасына ээ болгондугу менен түшүндүрүлөт, бул электролиттин ажырашын азайтат жана интерфейстин каршылыгын азайтат.Бирок, учурдагы эксперименталдык маалыматтарга караганда, LiTFSI кошумчасы бөлмө температурасында колдонууга ылайыктуу.40 ℃ температурада LiTFSI кошумчасы VC кошумчасынан эч кандай артыкчылыгы жок.
Посттун убактысы: 15-апрель-2021