Çeşme: täze energiýa lideri
Abstrakt: häzirki wagtda täjirçilik litiý-ion akkumulýator elektrolitindäki litiý duzlary esasan LiPF6 we LiPF6 elektrolitlere ajaýyp elektrohimiki öndürijilik berdi, ýöne LiPF6 ýylylyk we himiki durnuklylygy pes we suwa gaty duýgur.
Häzirki wagtda täjirçilik litiý-ion akkumulýator elektrolitindäki litiý duzlary esasan LiPF6 we LiPF6 elektrolitlere ajaýyp elektrohimiki öndürijilik berdi.Şeýle-de bolsa, LiPF6 ýylylyk we himiki durnuklylygy pes we suwa gaty duýgur.Az mukdarda H2O-nyň täsiri astynda HF ýaly kislota maddalary dargap, polo positiveitel materiallar poslanar we geçiş metal elementleri erär we negatiw elektrodyň üstleri SEI filmini ýok etmek üçin göçüriler. , Netijeler SEI filminiň ösmegini dowam etdirýändigini görkezýär, bu bolsa litiý-ion batareýalarynyň kuwwatynyň üznüksiz peselmegine getirýär.
Bu kynçylyklary ýeňip geçmek üçin adamlar has durnukly H2O we LiTFSI, lifsi we liftfsi ýaly litiý duzlary ýaly has gowy ýylylyk we himiki durnuklylygy bolan imiýdäki litiý duzlarynyň çykdajy faktorlary we litiý duzlarynyň anionlary bilen çäklenjekdigine umyt edýärler. Al folgaň poslamagy üçin LiTFSI ýaly çözüp bolmaýar we ş.m. LiTFSI litiý duzy iş ýüzünde ulanylmaýar.Recentlyakynda, Germaniýanyň HIU barlaghanasynyň WARWARA şarowa imide litiý duzlaryny elektrolit goşundylary hökmünde ulanmagyň täze usulyny tapdy.
Li-ion batareýasyndaky grafit negatiw elektrodyň pes potensialy, onuň üstünde elektrolitleriň dargamagyna we SEI filmi diýlip atlandyrylýan passiwasiýa gatlagyny emele getirer.SEI filmi elektrolitleriň otrisatel üstünde dargamagynyň öňüni alyp biler, şonuň üçin SEI filminiň durnuklylygy litiý-ion batareýalarynyň aýlaw durnuklylygyna möhüm täsir edýär.LiTFSI ýaly litiý duzlaryny täjirçilik elektrolitleriniň ergini hökmünde ulanyp bolmaýandygyna garamazdan, goşundy hökmünde ulanyldy we gaty gowy netijelere ýetdi.VARVARA şarowa synagynda, elektrolitde 2wt% LiTFSI goşmak, lifepo4 / grafit batareýasynyň sikl öndürijiligini netijeli gowulaşdyryp biljekdigi ýüze çykaryldy: 20 at 600 sikl we kuwwatynyň peselmegi 2% -den az.Dolandyryş toparynda 2wt% VC goşundyly elektrolit goşulýar.Şol şertlerde batareýanyň kuwwatynyň peselmegi takmynan 20% -e ýetýär.
Dürli goşundylaryň litiý-ion batareýalarynyň işleýşine täsirini barlamak üçin boş topar lp30 (EC: DMC = 1: 1) goşundylar we VC, LiTFSI, lifsi we liftfsi bilen synag topary varwarwara şarowa tarapyndan taýýarlandy. degişlilikde.Bu elektrolitleriň öndürijiligi düwme ýarym öýjük we doly öýjük bilen bahalandyryldy.
Aboveokardaky suratda boş dolandyryş toparynyň we synag toparynyň elektrolitleriniň woltammetrik egrileri görkezilýär.Azaltmak prosesinde, boş toparyň elektrolitinde takmynan 0.65v töweregi, EC ergininiň peselmegine laýyk gelýän aç-açan ýokary derejäniň peýda bolandygyny gördük.VC goşundysy bilen synag toparynyň dargamak häzirki ýokary derejesi ýokary potensiala geçdi, bu esasan VC goşundysynyň bölüniş naprýa ECeniýesiniň ECB-den has ýokarydygy sebäpli, bölünişik ilki EC-ni goraýan bolup geçdi.Şeýle-de bolsa, LiTFSI, lifsi we littfsi goşundylary bilen goşulan elektrolitiň woltammetrik egrileri boş toparyň düzüminden düýpgöter tapawutly däldi, bu bolsa imid goşundylarynyň EC ergininiň dargamagyny azaldyp bilmejekdigini görkezýär.
Aboveokardaky suratda dürli elektrolitlerde grafit anodyň elektrohimiki öndürijiligi görkezilýär.Ilkinji zarýadyň we çykaryşyň netijeliliginden boş toparyň koulomb netijeliligi 93,3%, LiTFSI, lifsi we liftfsi bilen elektrolitleriň ilkinji netijeliligi degişlilikde 93,3%, 93,6% we 93,8%.Şeýle-de bolsa, VC goşundyly elektrolitleriň ilkinji netijeliligi bary-ýogy 91,5% bolup, esasan grafitiň ilkinji litiý interkalýasiýasy wagtynda VC grafit anodyň üstünde çüýräp, Li-ni has köp sarp edýär.
SEI filminiň düzümi ion geçirijiligine uly täsir eder we soňra Li ion batareýasynyň tizligine täsir eder.Nyrh öndürijilik synagynda lifsi we liftfsi goşundylary bolan elektrolitleriň ýokary tok akymynda beýleki elektrolitlere garanyňda birneme pes güýji barlygy anyklandy.C / 2 sikl synagynda imid goşundylary bilen ähli elektrolitleriň aýlaw öndürijiligi gaty durnukly, VC goşundylary bilen elektrolitleriň kuwwaty peselýär.
Lityum-ion batareýasynyň uzak möhletli aýlawynda elektrolitleriň durnuklylygyna baha bermek üçin VARVARA şarowa düwme öýjügi bilen LiFePO4 / grafit doly öýjügini taýýarlady we 20 ℃ we 40 at dürli goşundylar bilen elektrolitleriň aýlaw işine baha berdi.Bahalandyrmagyň netijeleri aşakdaky tablisada görkezilýär.Jetwelden LiTFSI goşundysy bilen elektrolitleriň netijeliliginiň ilkinji gezek VC goşundysy bilen deňeşdirilende ep-esli ýokarydygyny we 20 at-da welosiped sürüşiniň hasam ýokarydygyny görmek bolýar.LiTFSI goşundyly elektrolitiň kuwwatyny saklamak derejesi 600 aýlawdan soň 98,1%, VC goşundyly elektrolitiň kuwwatyny saklamak derejesi bary-ýogy 79,6%.Şeýle-de bolsa, bu artykmaçlyk elektrolit 40 cyc welosiped sürlende ýitýär we ähli elektrolitler tigir sürüşine meňzeýär.
Aboveokardaky derňewden, litiý-ion batareýasynyň elektrolit goşundysy hökmünde ulanylanda litiý-ion batareýasynyň aýlaw işiniň ep-esli gowulaşyp biljekdigini görmek kyn däl.Lityum-ion batareýalarynda LiTFSI ýaly goşundylaryň hereket mehanizmini öwrenmek üçin VARVARA şarowa, XPS tarapyndan dürli elektrolitlerde grafit anodyň üstünde emele gelen SEI filminiň düzümini seljerdi.Aşakdaky surat, birinji we 50-nji aýlawdan soň grafit anodyň üstünde emele gelen SEI filminiň XPS derňew netijelerini görkezýär.LiTFSI goşundyly elektrolitde emele gelen SEI filmindäki LIF mazmunynyň, VC goşundyly elektrolitden ep-esli ýokarydygyny görmek bolýar.SEI filminiň düzümine goşmaça mukdar taýdan seljerme, SEI filmindäki LIF mazmunynyň tertibi lifsi> liftfsi> LiTFSI> VC> birinji aýlawdan soň boş topardygyny görkezýär, ýöne SEI filmi ilkinji zarýaddan soň üýtgemeýär.50 aýlawdan soň, lifsi we liftfsi elektrolitindäki SEI filminiň LIF mazmuny degişlilikde 12% we 43% azaldy, LiTFSI bilen goşulan elektrolitleriň LIF düzümi 9% ýokarlandy.
Umuman, SEI membranasynyň gurluşy iki gata bölünýär diýip pikir edýäris: içki organiki däl gatlak we daşarky organiki gatlak.Organiki däl gatlak esasan LIF, Li2CO3 we beýleki organiki däl böleklerden durýar, has gowy elektrokimiki öndürijiligi we ýokary ion geçirijiligi bar.Daşky organiki gatlak esasan gözenekli elektrolitleriň dargamagyndan we elektrolit üçin berk goragy bolmadyk roco2li, PEO we ş.m. polimerizasiýa önümlerinden durýar, şonuň üçin SEI membranasynda has organiki däl komponentleriň bardygyna umyt edýäris.Içerki goşundylar SEI membranasyna has köp organiki däl LIF komponentlerini getirip biler, bu bolsa SEI membranasynyň gurluşyny has durnuklaşdyrýar, batareýanyň aýlaw prosesinde elektrolitleriň dargamagynyň öňüni alyp biler, Li sarp edişini azaldyp, batareýanyň aýlaw işini ep-esli gowulaşdyryp biler.
Elektrolit goşundylary, esasanam LiTFSI goşundylary hökmünde imide litiý duzlary batareýanyň aýlaw işini ep-esli gowulaşdyryp biler.Bu, esasan, grafit anodyň üstünde emele gelen SEI filminiň has köp LIF, inçe we has durnukly SEI filminiň bolmagy bilen baglanyşykly, bu elektrolitleriň dargamagyny azaldýar we interfeýsiň garşylygyny peseldýär.Şeýle-de bolsa, häzirki synag synaglaryndan LiTFSI goşundysy otag temperaturasynda ulanmak üçin has amatlydyr.40 At derejesinde, LiTFSI goşundysynyň VC goşundysyndan aç-açan artykmaçlygy ýok.
Iş wagty: 15-2021-nji aprel