Извор: нови енергетски лидер, аутор
Апстракт: тренутно, литијумове соли у комерцијалном електролиту литијум-јонских батерија су углавном ЛиПФ6 и ЛиПФ6 дале су електролиту одличне електрохемијске перформансе, али ЛиПФ6 има лошу термичку и хемијску стабилност и веома је осетљив на воду.
Тренутно, литијумове соли у комерцијалном електролиту литијум-јонских батерија су углавном ЛиПФ6 и ЛиПФ6 дају електролиту одличне електрохемијске перформансе.Међутим, ЛиПФ6 има лошу термичку и хемијску стабилност и веома је осетљив на воду.Под дејством мале количине Х2О, киселе супстанце као што је ХФ ће се разградити, а затим ће позитивни материјал бити кородиран, а елементи прелазног метала ће се растворити, а површина негативне електроде ће се мигрирати да уништи СЕИ филм. , Резултати показују да СЕИ филм наставља да расте, што доводи до континуираног пада капацитета литијум-јонских батерија.
Да би се превазишли ови проблеми, људи су се надали да су литијумове соли имида са стабилнијом Х2О и бољом термичком и хемијском стабилношћу, као што су литијумове соли као што су ЛиТФСИ, лифси и лифтфси, ограничене факторима трошкова и ањонима литијумових соли. као што је ЛиТФСИ не може се решити за корозију Ал фолије итд., ЛиТФСИ литијумска со није примењивана у пракси.Недавно је ВАРВАРА шарова из немачке ХИУ лабораторије пронашла нови начин за примену соли имид литијума као адитива електролита.
Низак потенцијал графитне негативне електроде у Ли-јон батерији ће довести до распадања електролита на њеној површини, формирајући пасивациони слој, који се назива СЕИ филм.СЕИ филм може спречити распадање електролита на негативној површини, тако да стабилност СЕИ филма има пресудан утицај на стабилност циклуса литијум-јонских батерија.Иако се литијумове соли као што је ЛиТФСИ неко време не могу користити као раствор комерцијалног електролита, коришћен је као адитиви и постигао је веома добре резултате.ВАРВАРА схарова експеримент је открио да додавање 2 теж% ЛиТФСИ у електролит може ефикасно побољшати перформансе циклуса лифепо4/графитне батерије: 600 циклуса на 20 ℃ и пад капацитета је мањи од 2%.У контролној групи додат је електролит са 2 теж% ВЦ адитива.Под истим условима, пад капацитета батерије достиже око 20%.
Да би се проверио ефекат различитих адитива на перформансе литијум-јонских батерија, бланко групу лп30 (ЕЦ: ДМЦ = 1:1) без адитива и експерименталну групу са ВЦ, ЛиТФСИ, лифси и лифтфси припремила је варварвара Шарова. редом.Перформансе ових електролита су процењене помоћу полу-ћелије и пуне ћелије.
На слици изнад приказане су волтаметријске криве електролита слепе контролне групе и експерименталне групе.Током процеса редукције, приметили смо да се у електролиту празне групе појавио очигледан пик струје на око 0,65в, што одговара редукционом распадању ЕЦ растварача.Пик струје распадања експерименталне групе са ВЦ додатком се померио на високи потенцијал, што је углавном због тога што је напон разградње ВЦ адитива био већи од оног код ЕЦ. Дакле, прво је дошло до распадања, што је заштитило ЕЦ.Међутим, волтаметријске криве електролита додатог ЛиТФСИ, лифси и литтфси адитивима нису се значајно разликовале од оних у слепој групи, што указује да имидни адитиви не могу да смање разградњу ЕЦ растварача.
Слика изнад приказује електрохемијске перформансе графитне аноде у различитим електролитима.Од ефикасности првог пуњења и пражњења, кулонска ефикасност слепе групе је 93,3%, прва ефикасност електролита са ЛиТФСИ, лифси и лифтфси су 93,3%, 93,6% и 93,8%, респективно.Међутим, прва ефикасност електролита са ВЦ додатком је само 91,5%, што је углавном због тога што се током прве литијумске интеркалације графита, ВЦ разлаже на површини графитне аноде и троши више Ли.
Састав СЕИ филма ће имати велики утицај на јонску проводљивост, а затим утицати на перформансе брзине Ли-јонске батерије.У тесту перформанси брзине, утврђено је да електролит са лифси и лифтфси адитивима има нешто мањи капацитет од осталих електролита у високострујном пражњењу.У Ц/2 циклусном тесту, перформансе циклуса свих електролита са имидним адитивима су веома стабилне, док се капацитет електролита са ВЦ адитивима смањује.
Да би проценила стабилност електролита у дуготрајном циклусу литијум-јонске батерије, ВАРВАРА шарова је такође припремила ЛиФеПО4 / графитну пуну ћелију са дугметом и проценила перформансе циклуса електролита са различитим адитивима на 20 ℃ и 40 ℃.Резултати евалуације су приказани у табели испод.Из табеле се може видети да је ефикасност електролита са додатком ЛиТФСИ по први пут значајно већа од оне са ВЦ адитивом, а перформансе циклуса на 20 ℃ су још веће.Стопа задржавања капацитета електролита са ЛиТФСИ додатком је 98,1% након 600 циклуса, док је стопа задржавања капацитета електролита са додатком ВЦ само 79,6%.Међутим, ова предност нестаје када се електролит окреће на 40 ℃, а сви електролити имају сличне перформансе циклуса.
Из горње анализе није тешко видети да се перформансе циклуса литијум-јонске батерије могу значајно побољшати када се литијум имидна со користи као адитив за електролит.У циљу проучавања механизма деловања адитива као што је ЛиТФСИ у литијум-јонским батеријама, ВАРВАРА Шарова је анализирала састав СЕИ филма формираног на површини графитне аноде у различитим електролитима помоћу КСПС.На следећој слици су приказани резултати КСПС анализе СЕИ филма формираног на површини графитне аноде након првог и 50. циклуса.Види се да је садржај ЛИФ у СЕИ филму формираном у електролиту са додатком ЛиТФСИ значајно већи него у електролиту са додатком ВЦ.Даља квантитативна анализа састава СЕИ филма показује да је редослед ЛИФ садржаја у СЕИ филму лифси > лифтфси > ЛиТФСИ > ВЦ > празна група након првог циклуса, али СЕИ филм није непроменљив након првог пуњења.Након 50 циклуса, садржај ЛИФ СЕИ филма у лифси и лифтфси електролиту се смањио за 12% и 43%, респективно, док је садржај ЛИФ електролита додатог са ЛиТФСИ порастао за 9%.
Генерално, мислимо да је структура СЕИ мембране подељена на два слоја: унутрашњи неоргански слој и спољашњи органски слој.Неоргански слој се углавном састоји од ЛИФ, Ли2ЦО3 и других неорганских компоненти, које имају боље електрохемијске перформансе и већу јонску проводљивост.Спољни органски слој се углавном састоји од порозних производа распадања и полимеризације електролита, као што су роцо2ли, ПЕО и тако даље, који нема јаку заштиту за електролит, Стога се надамо да СЕИ мембрана садржи више неорганских компоненти.Имидни адитиви могу донети више неорганских ЛИФ компоненти у СЕИ мембрану, што чини структуру СЕИ мембране стабилнијом, може боље спречити разлагање електролита у процесу циклуса батерије, смањити потрошњу Ли и значајно побољшати перформансе циклуса батерије.
Као адитиви за електролите, посебно ЛиТФСИ адитиви, имид литијумове соли могу значајно побољшати перформансе циклуса батерије.Ово је углавном због чињенице да СЕИ филм формиран на површини графитне аноде има више ЛИФ, тањи и стабилнији СЕИ филм, што смањује разградњу електролита и смањује отпор интерфејса.Међутим, према тренутним експерименталним подацима, ЛиТФСИ адитив је погоднији за употребу на собној температури.На 40 ℃, ЛиТФСИ адитив нема очигледну предност у односу на ВЦ адитив.
Време поста: 15.04.2021