ஆதாரம்: புதிய ஆற்றல் தலைவர், மூலம்
சுருக்கம்: தற்போது, வணிக லித்தியம்-அயன் பேட்டரி எலக்ட்ரோலைட்டில் உள்ள லித்தியம் உப்புகள் முக்கியமாக LiPF6 மற்றும் LiPF6 ஆகியவை எலக்ட்ரோலைட்டுக்கு சிறந்த மின்வேதியியல் செயல்திறனைக் கொடுத்துள்ளன, ஆனால் LiPF6 மோசமான வெப்ப மற்றும் இரசாயன நிலைத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் தண்ணீருக்கு மிகவும் உணர்திறன் கொண்டது.
தற்போது, வணிக லித்தியம்-அயன் பேட்டரி எலக்ட்ரோலைட்டில் உள்ள லித்தியம் உப்புகள் முக்கியமாக LiPF6 மற்றும் LiPF6 ஆகியவை எலக்ட்ரோலைட்டுக்கு சிறந்த மின்வேதியியல் செயல்திறனை வழங்கியுள்ளன.இருப்பினும், LiPF6 மோசமான வெப்ப மற்றும் இரசாயன நிலைத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் தண்ணீருக்கு மிகவும் உணர்திறன் கொண்டது.ஒரு சிறிய அளவு H2O இன் செயல்பாட்டின் கீழ், HF போன்ற அமிலப் பொருட்கள் சிதைந்து, பின்னர் நேர்மறை பொருள் துருப்பிடிக்கப்படும், மற்றும் மாற்றம் உலோக கூறுகள் கரைக்கப்படும், மேலும் SEI படத்தை அழிக்க எதிர்மறை மின்முனையின் மேற்பரப்பு இடம்பெயர்கிறது. , SEI படம் தொடர்ந்து வளர்ந்து வருவதை முடிவுகள் காட்டுகின்றன, இது லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் திறன் தொடர்ந்து குறைவதற்கு வழிவகுக்கிறது.
இந்தப் பிரச்சனைகளைச் சமாளிக்க, லித்தியம் உப்புகளான LiTFSI, lifsi மற்றும் liftfsi போன்ற அதிக நிலையான H2O மற்றும் சிறந்த வெப்ப மற்றும் இரசாயன நிலைத்தன்மையுடன் கூடிய imide இன் லித்தியம் உப்புகள் விலைக் காரணிகள் மற்றும் லித்தியம் உப்புகளின் அனான்களால் வரையறுக்கப்பட்டுள்ளன என்று மக்கள் நம்புகிறார்கள். LiTFSI போன்ற அல் படலத்தின் அரிப்பை தீர்க்க முடியாது, முதலியன, LiTFSI லித்தியம் உப்பு நடைமுறையில் பயன்படுத்தப்படவில்லை.சமீபத்தில், ஜெர்மன் HIU ஆய்வகத்தின் VARVARA sharova இமைட் லித்தியம் உப்புகளை எலக்ட்ரோலைட் சேர்க்கைகளாகப் பயன்படுத்துவதற்கான புதிய வழியைக் கண்டறிந்துள்ளது.
லி-அயன் பேட்டரியில் உள்ள கிராஃபைட் எதிர்மறை மின்முனையின் குறைந்த திறன் அதன் மேற்பரப்பில் எலக்ட்ரோலைட்டின் சிதைவுக்கு வழிவகுக்கும், இது செயலற்ற அடுக்குகளை உருவாக்குகிறது, இது SEI படம் என்று அழைக்கப்படுகிறது.SEI ஃபிலிம் எதிர்மறையான மேற்பரப்பில் எலக்ட்ரோலைட் சிதைவதைத் தடுக்கலாம், எனவே SEI படத்தின் நிலைத்தன்மை லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் சுழற்சி நிலைத்தன்மையில் ஒரு முக்கிய செல்வாக்கைக் கொண்டுள்ளது.LiTFSI போன்ற லித்தியம் உப்புகள் சிறிது காலத்திற்கு வணிக எலக்ட்ரோலைட்டின் கரைப்பானாகப் பயன்படுத்தப்படாவிட்டாலும், அது சேர்க்கைகளாகப் பயன்படுத்தப்பட்டு நல்ல பலனைப் பெற்றுள்ளது.VARVARA sharova சோதனையானது எலக்ட்ரோலைட்டில் 2wt% LiTFSI ஐ சேர்ப்பது lifepo4/ கிராஃபைட் பேட்டரியின் சுழற்சி செயல்திறனை திறம்பட மேம்படுத்துகிறது: 20 ℃ இல் 600 சுழற்சிகள் மற்றும் திறன் சரிவு 2% க்கும் குறைவாக உள்ளது.கட்டுப்பாட்டு குழுவில், 2wt% VC சேர்க்கையுடன் கூடிய எலக்ட்ரோலைட் சேர்க்கப்படுகிறது.அதே நிலைமைகளின் கீழ், பேட்டரி திறன் சரிவு சுமார் 20% அடையும்.
லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் செயல்திறனில் பல்வேறு சேர்க்கைகளின் விளைவைச் சரிபார்க்க, சேர்க்கைகள் இல்லாத வெற்றுக் குழு lp30 (EC: DMC = 1:1) மற்றும் VC, LiTFSI, lifsi மற்றும் liftfsi ஆகியவற்றைக் கொண்ட சோதனைக் குழு varvarvara sharova ஆல் தயாரிக்கப்பட்டது. முறையே.இந்த எலக்ட்ரோலைட்டுகளின் செயல்திறன் பொத்தான் அரை செல் மற்றும் முழு செல் மூலம் மதிப்பிடப்பட்டது.
மேலே உள்ள படம் வெற்று கட்டுப்பாட்டு குழு மற்றும் சோதனைக் குழுவின் எலக்ட்ரோலைட்டுகளின் வால்டாமெட்ரிக் வளைவுகளைக் காட்டுகிறது.குறைப்பு செயல்பாட்டின் போது, வெற்று குழுவின் எலக்ட்ரோலைட்டில் 0.65v இல் வெளிப்படையான மின்னோட்ட உச்சம் தோன்றியதை நாங்கள் கவனித்தோம், இது EC கரைப்பானின் குறைப்பு சிதைவுடன் தொடர்புடையது.VC சேர்க்கையுடன் கூடிய சோதனைக் குழுவின் சிதைவு மின்னோட்ட உச்சம் உயர் திறனுக்கு மாற்றப்பட்டது, இது முக்கியமாக VC சேர்க்கையின் சிதைவு மின்னழுத்தம் EC ஐ விட அதிகமாக இருந்ததால், முதலில் சிதைவு ஏற்பட்டது, இது EC ஐப் பாதுகாத்தது.இருப்பினும், LiTFSI, lifsi மற்றும் littfsi சேர்க்கைகளுடன் சேர்க்கப்பட்ட எலக்ட்ரோலைட்டின் வோல்டாமெட்ரிக் வளைவுகள் வெற்றுக் குழுவிலிருந்து கணிசமாக வேறுபடவில்லை, இது இமைட் சேர்க்கைகள் EC கரைப்பானின் சிதைவைக் குறைக்க முடியாது என்பதைக் குறிக்கிறது.
மேலே உள்ள படம் வெவ்வேறு எலக்ட்ரோலைட்டுகளில் உள்ள கிராஃபைட் அனோடின் மின்வேதியியல் செயல்திறனைக் காட்டுகிறது.முதல் சார்ஜ் மற்றும் வெளியேற்றத்தின் செயல்திறனில் இருந்து, வெற்று குழுவின் கூலம்ப் செயல்திறன் 93.3% ஆகும், LiTFSI, lifsi மற்றும் liftfsi கொண்ட எலக்ட்ரோலைட்களின் முதல் செயல்திறன் முறையே 93.3%, 93.6% மற்றும் 93.8% ஆகும்.எவ்வாறாயினும், VC சேர்க்கையுடன் கூடிய எலக்ட்ரோலைட்டுகளின் முதல் செயல்திறன் 91.5% மட்டுமே, இது முக்கியமாக கிராஃபைட்டின் முதல் லித்தியம் இடைக்கணிப்பின் போது, VC கிராஃபைட் அனோடின் மேற்பரப்பில் சிதைந்து அதிக Li ஐப் பயன்படுத்துகிறது.
SEI படத்தின் கலவை அயனி கடத்துத்திறனில் பெரும் தாக்கத்தை ஏற்படுத்தும், பின்னர் Li ion பேட்டரியின் வீத செயல்திறனை பாதிக்கும்.விகித செயல்திறன் சோதனையில், லிஃப்சி மற்றும் லிஃப்ட்எஃப்சி சேர்க்கைகள் கொண்ட எலக்ட்ரோலைட் அதிக மின்னோட்ட வெளியேற்றத்தில் உள்ள மற்ற எலக்ட்ரோலைட்டுகளை விட சற்றே குறைந்த திறன் கொண்டது.C / 2 சுழற்சி சோதனையில், இமைட் சேர்க்கைகள் கொண்ட அனைத்து எலக்ட்ரோலைட்டுகளின் சுழற்சி செயல்திறன் மிகவும் நிலையானது, அதே நேரத்தில் VC சேர்க்கைகள் கொண்ட எலக்ட்ரோலைட்டுகளின் திறன் குறைகிறது.
லித்தியம்-அயன் பேட்டரியின் நீண்ட கால சுழற்சியில் எலக்ட்ரோலைட்டின் நிலைத்தன்மையை மதிப்பிடுவதற்காக, VARVARA ஷாரோவா LiFePO4 / கிராஃபைட் ஃபுல் செல்களை பட்டன் கலத்துடன் தயாரித்தார், மேலும் 20 ℃ மற்றும் 40 ℃ இல் பல்வேறு சேர்க்கைகளுடன் எலக்ட்ரோலைட்டின் சுழற்சி செயல்திறனை மதிப்பீடு செய்தார்.மதிப்பீட்டு முடிவுகள் கீழே உள்ள அட்டவணையில் காட்டப்பட்டுள்ளன.LiTFSI சேர்க்கையுடன் கூடிய எலக்ட்ரோலைட்டின் செயல்திறன் முதல் முறையாக VC சேர்க்கையை விட கணிசமாக அதிகமாக உள்ளது மற்றும் 20 ℃ இல் சைக்கிள் ஓட்டுதல் செயல்திறன் இன்னும் அதிகமாக உள்ளது என்பதை அட்டவணையில் இருந்து காணலாம்.LiTFSI சேர்க்கையுடன் கூடிய எலக்ட்ரோலைட்டின் திறன் தக்கவைப்பு விகிதம் 600 சுழற்சிகளுக்குப் பிறகு 98.1% ஆகும், அதே நேரத்தில் VC சேர்க்கையுடன் கூடிய எலக்ட்ரோலைட்டின் திறன் தக்கவைப்பு விகிதம் 79.6% மட்டுமே.இருப்பினும், எலக்ட்ரோலைட் 40 ℃ இல் சுழற்சி செய்யப்படும்போது இந்த நன்மை மறைந்துவிடும், மேலும் அனைத்து எலக்ட்ரோலைட்களும் ஒரே மாதிரியான சைக்கிள் ஓட்டுதல் செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளன.
மேலே உள்ள பகுப்பாய்விலிருந்து, லித்தியம் இமைடு உப்பை எலக்ட்ரோலைட் சேர்க்கையாகப் பயன்படுத்தும்போது லித்தியம்-அயன் பேட்டரியின் சுழற்சி செயல்திறனை கணிசமாக மேம்படுத்த முடியும் என்பதைப் பார்ப்பது கடினம் அல்ல.லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளில் LiTFSI போன்ற சேர்க்கைகளின் செயல் பொறிமுறையை ஆய்வு செய்வதற்காக, VARVARA ஷரோவா XPS மூலம் வெவ்வேறு எலக்ட்ரோலைட்டுகளில் கிராஃபைட் அனோடின் மேற்பரப்பில் உருவாகும் SEI படத்தின் கலவையை பகுப்பாய்வு செய்தார்.முதல் மற்றும் 50வது சுழற்சிகளுக்குப் பிறகு கிராஃபைட் அனோடின் மேற்பரப்பில் உருவாக்கப்பட்ட SEI படத்தின் XPS பகுப்பாய்வு முடிவுகளை பின்வரும் படம் காட்டுகிறது.LiTFSI சேர்க்கையுடன் எலக்ட்ரோலைட்டில் உருவாகும் SEI படத்தில் உள்ள LIF உள்ளடக்கம் VC சேர்க்கையுடன் எலக்ட்ரோலைட்டில் இருப்பதை விட கணிசமாக அதிகமாக இருப்பதைக் காணலாம்.SEI படத்தின் கலவையின் மேலும் அளவு பகுப்பாய்வு, SEI படத்தில் LIF உள்ளடக்கத்தின் வரிசையானது lifsi > liftfsi > LiTFSI > VC > முதல் சுழற்சிக்குப் பிறகு வெற்றுக் குழுவாக இருக்கும், ஆனால் SEI படம் முதல் கட்டணத்திற்குப் பிறகு மாறாது.50 சுழற்சிகளுக்குப் பிறகு, lifsi மற்றும் liftfsi எலக்ட்ரோலைட்டில் உள்ள SEI படத்தின் LIF உள்ளடக்கம் முறையே 12% மற்றும் 43% குறைந்துள்ளது, அதே நேரத்தில் LiTFSI உடன் சேர்க்கப்பட்ட எலக்ட்ரோலைட்டின் LIF உள்ளடக்கம் 9% அதிகரித்துள்ளது.
பொதுவாக, SEI மென்படலத்தின் அமைப்பு இரண்டு அடுக்குகளாக பிரிக்கப்பட்டுள்ளது என்று நாங்கள் நினைக்கிறோம்: உள் கனிம அடுக்கு மற்றும் வெளிப்புற கரிம அடுக்கு.கனிம அடுக்கு முக்கியமாக LIF, Li2CO3 மற்றும் பிற கனிம கூறுகளால் ஆனது, அவை சிறந்த மின்வேதியியல் செயல்திறன் மற்றும் அதிக அயனி கடத்துத்திறன் ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளன.வெளிப்புற கரிம அடுக்கு முக்கியமாக நுண்ணிய எலக்ட்ரோலைட் சிதைவு மற்றும் பாலிமரைசேஷன் தயாரிப்புகளான roco2li, PEO மற்றும் பலவற்றால் ஆனது, இது எலக்ட்ரோலைட்டுக்கு வலுவான பாதுகாப்பு இல்லை, எனவே, SEI சவ்வு அதிக கனிம கூறுகளைக் கொண்டுள்ளது என்று நம்புகிறோம்.Imide சேர்க்கைகள் SEI சவ்வுக்கு அதிக கனிம LIF கூறுகளை கொண்டு வரலாம், இது SEI சவ்வின் கட்டமைப்பை மேலும் நிலையானதாக ஆக்குகிறது, பேட்டரி சுழற்சி செயல்பாட்டில் எலக்ட்ரோலைட் சிதைவை சிறப்பாக தடுக்கலாம், Li நுகர்வு குறைக்கலாம் மற்றும் பேட்டரியின் சுழற்சி செயல்திறனை கணிசமாக மேம்படுத்தலாம்.
எலக்ட்ரோலைட் சேர்க்கைகள், குறிப்பாக LiTFSI சேர்க்கைகள், imide லித்தியம் உப்புகள் பேட்டரியின் சுழற்சி செயல்திறனை கணிசமாக மேம்படுத்தும்.இது முக்கியமாக கிராஃபைட் அனோடின் மேற்பரப்பில் உருவாகும் SEI படமானது அதிக LIF, மெல்லிய மற்றும் நிலையான SEI ஃபிலிம் கொண்டது, இது எலக்ட்ரோலைட்டின் சிதைவைக் குறைக்கிறது மற்றும் இடைமுக எதிர்ப்பைக் குறைக்கிறது.இருப்பினும், தற்போதைய சோதனை தரவுகளிலிருந்து, LiTFSI சேர்க்கை அறை வெப்பநிலையில் பயன்படுத்த மிகவும் பொருத்தமானது.40 ℃ இல், LiTFSI சேர்க்கை VC சேர்க்கையை விட வெளிப்படையான நன்மை இல்லை.
பின் நேரம்: ஏப்-15-2021