Ffynhonnell: arweinydd ynni newydd, gan
Abstract: ar hyn o bryd, mae'r halwynau lithiwm mewn electrolyte batri lithiwm-ion masnachol yn bennaf yn LiPF6 ac mae LiPF6 wedi rhoi perfformiad electrocemegol rhagorol i'r electrolyte, ond mae gan LiPF6 sefydlogrwydd thermol a chemegol gwael, ac mae'n sensitif iawn i ddŵr.
Ar hyn o bryd, mae'r halwynau lithiwm mewn electrolyte batri lithiwm-ion masnachol yn bennaf yn LiPF6 ac mae LiPF6 wedi rhoi perfformiad electrocemegol ardderchog i'r electrolyte.Fodd bynnag, mae gan LiPF6 sefydlogrwydd thermol a chemegol gwael, ac mae'n sensitif iawn i ddŵr.O dan weithred ychydig bach o H2O, bydd sylweddau asid fel HF yn cael eu dadelfennu, ac yna bydd y deunydd cadarnhaol yn cael ei gyrydu, a bydd yr elfennau metel pontio yn cael eu diddymu, a bydd wyneb yr electrod negyddol yn cael ei fudo i ddinistrio ffilm SEI , Mae'r canlyniadau'n dangos bod y ffilm SEI yn parhau i dyfu, sy'n arwain at ddirywiad parhaus cynhwysedd batris lithiwm-ion.
Er mwyn goresgyn y problemau hyn, mae pobl wedi gobeithio bod yr halwynau lithiwm o imide â H2O mwy sefydlog a gwell sefydlogrwydd thermol a chemegol, megis halwynau lithiwm megis LiTFSI, lifsi a liftfsi, yn cael eu cyfyngu gan ffactorau cost a'r anionau o halwynau lithiwm fel LiTFSI ni ellir ei datrys ar gyfer cyrydiad o ffoil Al, ac ati, nid yw halen lithiwm LiTFSI wedi'i gymhwyso'n ymarferol.Yn ddiweddar, mae VARVARA sharova o labordy HIU Almaeneg wedi dod o hyd i ffordd newydd ar gyfer cymhwyso halwynau lithiwm imid fel ychwanegion electrolyte.
Bydd potensial isel electrod negyddol graffit mewn batri Li-ion yn arwain at ddadelfennu electrolyte ar ei wyneb, gan ffurfio haen passivation, a elwir yn ffilm SEI.Gall ffilm SEI atal electrolyte rhag dadelfennu ar yr wyneb negyddol, felly mae sefydlogrwydd ffilm SEI yn cael dylanwad hanfodol ar sefydlogrwydd cylchred batris lithiwm-ion.Er na ellir defnyddio halwynau lithiwm fel LiTFSI fel hydoddyn o electrolyt masnachol am gyfnod, fe'i defnyddiwyd fel ychwanegion ac mae wedi cyflawni canlyniadau da iawn.Canfu arbrawf VARVARA sharova y gall ychwanegu 2wt% LiTFSI yn yr electrolyte wella perfformiad beicio batri lifepo4 / graffit yn effeithiol: 600 o gylchoedd ar 20 ℃ ac mae'r dirywiad cynhwysedd yn llai na 2%.Yn y grŵp rheoli, ychwanegir yr electrolyte gydag ychwanegyn 2wt% VC.O dan yr un amodau, mae dirywiad cynhwysedd y batri yn cyrraedd tua 20%.
Er mwyn gwirio effaith gwahanol ychwanegion ar berfformiad batris lithiwm-ion, paratowyd y grŵp gwag lp30 (EC: DMC = 1: 1) heb ychwanegion a'r grŵp arbrofol gyda VC, LiTFSI, lifsi a liftfsi gan varvarvara sharova yn y drefn honno.Gwerthuswyd perfformiad yr electrolytau hyn gan botwm hanner cell a chell llawn.
Mae'r ffigur uchod yn dangos cromliniau foltammetrig electrolytau'r grŵp rheoli gwag a'r grŵp arbrofol.Yn ystod y broses leihau, gwnaethom sylwi bod brig cyfredol amlwg yn ymddangos yn electrolyte'r grŵp gwag tua 0.65v, sy'n cyfateb i ddadelfennu gostyngiad hydoddydd EC.Symudodd brig dadelfennu cyfredol y grŵp arbrofol gydag ychwanegyn VC i'r potensial uchel, a oedd yn bennaf oherwydd bod foltedd dadelfennu ychwanegyn VC yn uwch na'r EC, Felly, digwyddodd y dadelfeniad yn gyntaf, a oedd yn amddiffyn EC.Fodd bynnag, nid oedd cromliniau foltammetrig yr electrolyte a ychwanegwyd gydag ychwanegion LiTFSI, lifsi a littfsi yn sylweddol wahanol i rai'r grŵp gwag, a nododd na allai'r ychwanegion imide leihau dadelfeniad toddydd EC.
Mae'r ffigur uchod yn dangos perfformiad electrocemegol anod graffit mewn gwahanol electrolytau.O effeithlonrwydd tâl a rhyddhau cyntaf, mae effeithlonrwydd coulomb grŵp gwag yn 93.3%, effeithlonrwydd cyntaf electrolytau â LiTFSI, lifsi a liftfsi yw 93.3%, 93.6% a 93.8%, yn y drefn honno.Fodd bynnag, dim ond 91.5% yw effeithlonrwydd cyntaf electrolytau ag ychwanegyn VC, sy'n bennaf oherwydd yn ystod intercalation lithiwm cyntaf graffit, mae VC yn dadelfennu ar wyneb anod graffit ac yn bwyta mwy o Li.
Bydd cyfansoddiad ffilm SEI yn cael dylanwad mawr ar y dargludedd ïonig, ac yna'n effeithio ar berfformiad cyfradd batri ïon Li.Yn y prawf perfformiad cyfradd, canfyddir bod gan yr electrolyte ag ychwanegion lifsi a liftfsi gynhwysedd ychydig yn is nag electrolytau eraill mewn gollyngiad cyfredol uchel.Yn y prawf cylch C / 2, mae perfformiad beicio yr holl electrolytau ag ychwanegion imide yn sefydlog iawn, tra bod cynhwysedd yr electrolytau ag ychwanegion VC yn lleihau.
Er mwyn gwerthuso sefydlogrwydd electrolyte yn y cylch hirdymor o batri lithiwm-ion, fe wnaeth VARVARA sharova hefyd baratoi cell lawn LiFePO4 / graffit gyda chell botwm, a gwerthuso perfformiad cylchred electrolyt gyda gwahanol ychwanegion ar 20 ℃ a 40 ℃.Dangosir canlyniadau'r gwerthusiad yn y tabl isod.Gellir gweld o'r tabl bod effeithlonrwydd yr electrolyte ag ychwanegyn LiTFSI yn sylweddol uwch na'r hyn sydd ag ychwanegyn VC am y tro cyntaf, ac mae'r perfformiad beicio ar 20 ℃ hyd yn oed yn fwy llethol.Cyfradd cadw cynhwysedd yr electrolyte gydag ychwanegyn LiTFSI yw 98.1% ar ôl 600 o gylchoedd, tra mai dim ond 79.6% yw cyfradd cadw cynhwysedd yr electrolyte gydag ychwanegyn VC.Fodd bynnag, mae'r fantais hon yn diflannu pan fydd yr electrolyte yn cael ei feicio ar 40 ℃, ac mae gan bob electrolyte berfformiad beicio tebyg.
O'r dadansoddiad uchod, nid yw'n anodd gweld y gellir gwella perfformiad beicio batri lithiwm-ion yn sylweddol pan ddefnyddir halen imid lithiwm fel ychwanegyn electrolyte.Er mwyn astudio mecanwaith gweithredu ychwanegion megis LiTFSI mewn batris lithiwm-ion, dadansoddodd VARVARA sharova gyfansoddiad ffilm SEI a ffurfiwyd ar wyneb anod graffit mewn gwahanol electrolytau gan XPS.Mae'r ffigur canlynol yn dangos canlyniadau dadansoddiad XPS o ffilm SEI a ffurfiwyd ar wyneb anod graffit ar ôl y cylch cyntaf a'r 50fed.Gellir gweld bod y cynnwys LIF yn y ffilm SEI a ffurfiwyd yn yr electrolyte ag ychwanegyn LiTFSI yn sylweddol uwch na'r hyn sydd yn yr electrolyte ag ychwanegyn VC.Mae dadansoddiad meintiol pellach o gyfansoddiad ffilm SEI yn dangos mai trefn cynnwys LIF mewn ffilm SEI yw lifsi> liftfsi> LiTFSI> VC> grŵp gwag ar ôl y cylch cyntaf, ond nid yw'r ffilm SEI yn ddieithriad ar ôl y tâl cyntaf.Ar ôl 50 o gylchoedd, gostyngodd cynnwys LIF ffilm SEI mewn electrolyte lifsi a liftfsi 12% a 43%, yn y drefn honno, tra bod cynnwys LIF electrolyte a ychwanegwyd â LiTFSI wedi cynyddu 9%.
Yn gyffredinol, credwn fod strwythur y bilen SEI wedi'i rannu'n ddwy haen: yr haen anorganig fewnol a'r haen organig allanol.Mae'r haen anorganig yn cynnwys LIF, Li2CO3 a chydrannau anorganig eraill yn bennaf, sydd â pherfformiad electrocemegol gwell a dargludedd ïonig uwch.Mae'r haen organig allanol yn bennaf yn cynnwys dadelfennu electrolyt mandyllog a chynhyrchion polymerization, megis roco2li, PEO ac yn y blaen, nad oes ganddo amddiffyniad cryf i'r electrolyte, Felly, rydym yn gobeithio bod y bilen SEI yn cynnwys mwy o gydrannau anorganig.Gall ychwanegion imide ddod â mwy o gydrannau LIF anorganig i'r bilen SEI, sy'n gwneud strwythur y bilen SEI yn fwy sefydlog, yn gallu atal dadelfeniad electrolyte yn well yn y broses gylchred batri, lleihau'r defnydd o Li, a gwella perfformiad beicio'r batri yn sylweddol.
Fel ychwanegion electrolyte, yn enwedig ychwanegion LiTFSI, gall halwynau lithiwm imid wella perfformiad beicio y batri yn sylweddol.Mae hyn yn bennaf oherwydd y ffaith bod gan y ffilm SEI a ffurfiwyd ar wyneb anod graffit fwy o LIF, ffilm SEI deneuach a mwy sefydlog, sy'n lleihau dadelfennu electrolyte ac yn lleihau'r ymwrthedd rhyngwyneb.Fodd bynnag, o'r data arbrofol cyfredol, mae ychwanegyn LiTFSI yn fwy addas i'w ddefnyddio ar dymheredd ystafell.Ar 40 ℃, nid oes gan ychwanegyn LiTFSI fantais amlwg dros ychwanegyn VC.
Amser post: Ebrill-15-2021