Burimi: lideri i ri i energjisë, nga
Abstrakt: aktualisht, kripërat e litiumit në elektrolitin komercial të baterive litium-jon janë kryesisht LiPF6 dhe LiPF6 i kanë dhënë elektrolitit performancë të shkëlqyer elektrokimike, por LiPF6 ka stabilitet të dobët termik dhe kimik dhe është shumë i ndjeshëm ndaj ujit.
Aktualisht, kripërat e litiumit në elektrolitin tregtar të baterive litium-jon janë kryesisht LiPF6 dhe LiPF6 i kanë dhënë elektrolitit performancë të shkëlqyer elektrokimike.Megjithatë, LiPF6 ka stabilitet të dobët termik dhe kimik dhe është shumë i ndjeshëm ndaj ujit.Nën veprimin e një sasie të vogël H2O, substancat acidike si HF do të dekompozohen, dhe më pas materiali pozitiv do të gërryhet, dhe elementët metalikë kalimtarë do të treten dhe sipërfaqja e elektrodës negative do të migrohet për të shkatërruar filmin SEI. , Rezultatet tregojnë se filmi SEI vazhdon të rritet, gjë që çon në rënien e vazhdueshme të kapacitetit të baterive litium-jon.
Për të kapërcyer këto probleme, njerëzit kanë shpresuar që kripërat e litiumit të imidit me H2O më të qëndrueshme dhe stabilitet më të mirë termik dhe kimik, si kripërat e litiumit si LiTFSI, lifsi dhe liftfsi, janë të kufizuara nga faktorët e kostos dhe anionet e kripërave të litiumit. të tilla si LiTFSI nuk mund të zgjidhet për korrozionin e folisë Al, etj., kripa e litiumit LiTFSI nuk është aplikuar në praktikë.Së fundmi, VARVARA sharova e laboratorit gjerman HIU ka gjetur një mënyrë të re për aplikimin e kripërave të litiumit imide si aditivë elektrolite.
Potenciali i ulët i elektrodës negative të grafitit në baterinë Li-jon do të çojë në dekompozimin e elektrolitit në sipërfaqen e tij, duke formuar një shtresë pasivimi, e cila quhet film SEI.Filmi SEI mund të parandalojë dekompozimin e elektrolitit në sipërfaqen negative, kështu që qëndrueshmëria e filmit SEI ka një ndikim vendimtar në stabilitetin e ciklit të baterive litium-jon.Megjithëse kripërat e litiumit si LiTFSI nuk mund të përdoren si lëndë e tretur e elektrolitit komercial për një kohë, ai është përdorur si aditivë dhe ka arritur rezultate shumë të mira.Eksperimenti VARVARA sharova zbuloi se shtimi i 2% wt LiTFSI në elektrolit mund të përmirësojë në mënyrë efektive performancën e ciklit të baterisë lifepo4/grafit: 600 cikle në 20 ℃ dhe rënia e kapacitetit është më pak se 2%.Në grupin e kontrollit shtohet elektroliti me aditivë 2 wt% VC.Në të njëjtat kushte, rënia e kapacitetit të baterisë arrin rreth 20%.
Për të verifikuar efektin e aditivëve të ndryshëm në performancën e baterive litium-jon, grupi bosh lp30 (EC: DMC = 1:1) pa aditivë dhe grupi eksperimental me VC, LiTFSI, lifsi dhe liftfsi u përgatitën nga varvarvara sharova. përkatësisht.Performanca e këtyre elektroliteve u vlerësua nga gjysmë qeliza e butonit dhe qeliza e plotë.
Figura e mësipërme tregon kthesat voltammetrike të elektroliteve të grupit të kontrollit bosh dhe grupit eksperimental.Gjatë procesit të reduktimit, vumë re se një kulm i dukshëm i rrymës u shfaq në elektrolitin e grupit bosh në rreth 0.65v, që korrespondon me zbërthimin e reduktimit të tretësit EC.Pika e rrymës së dekompozimit të grupit eksperimental me aditiv VC kaloi në potencialin e lartë, gjë që ndodhi kryesisht për shkak se tensioni i dekompozimit të aditivit VC ishte më i lartë se ai i EC, prandaj dekompozimi ndodhi i pari, i cili mbrojti EC.Megjithatë, kurbat voltammetrike të elektrolitit të shtuar me aditivët LiTFSI, lifsi dhe littfsi nuk ishin dukshëm të ndryshme nga ato të grupit bosh, gjë që tregoi se aditivët e imidit nuk mund të reduktonin dekompozimin e tretësit EC.
Figura e mësipërme tregon performancën elektrokimike të anodës së grafitit në elektrolite të ndryshme.Nga efikasiteti i ngarkimit dhe shkarkimit të parë, efikasiteti i kulonit të grupit bosh është 93.3%, efikasiteti i parë i elektroliteve me LiTFSI, lifsi dhe liftfsi janë përkatësisht 93.3%, 93.6% dhe 93.8%.Megjithatë, efikasiteti i parë i elektroliteve me aditiv VC është vetëm 91.5%, që është kryesisht sepse gjatë ndërthurjes së parë të litiumit të grafitit, VC dekompozohet në sipërfaqen e anodës së grafitit dhe konsumon më shumë Li.
Përbërja e filmit SEI do të ketë një ndikim të madh në përçueshmërinë jonike, dhe më pas do të ndikojë në performancën e shpejtësisë së baterisë jonike Lit.Në testin e performancës së shpejtësisë, është gjetur se elektroliti me aditivë lifsi dhe liftfsi ka një kapacitet pak më të ulët se elektrolitet e tjerë në shkarkimin e lartë të rrymës.Në testin e ciklit C/2, performanca e ciklit të të gjithë elektroliteve me aditivë imidi është shumë e qëndrueshme, ndërsa kapaciteti i elektroliteve me aditivë VC zvogëlohet.
Për të vlerësuar stabilitetin e elektrolitit në ciklin afatgjatë të baterisë litium-jon, VARVARA sharova përgatiti gjithashtu qelizën e plotë LiFePO4 / grafit me qelizë butoni dhe vlerësoi performancën e ciklit të elektrolitit me aditivë të ndryshëm në 20 ℃ dhe 40 ℃.Rezultatet e vlerësimit janë paraqitur në tabelën e mëposhtme.Mund të shihet nga tabela se efikasiteti i elektrolitit me aditiv LiTFSI është dukshëm më i lartë se ai me aditivin VC për herë të parë, dhe performanca e çiklizmit në 20 ℃ është edhe më dërrmuese.Shkalla e mbajtjes së kapacitetit të elektrolitit me aditiv LiTFSI është 98,1% pas 600 cikleve, ndërsa shkalla e mbajtjes së kapacitetit të elektrolitit me aditiv VC është vetëm 79,6%.Sidoqoftë, ky avantazh zhduket kur elektroliti ciklohet në 40 ℃, dhe të gjithë elektrolitët kanë performancë të ngjashme të çiklizmit.
Nga analiza e mësipërme, nuk është e vështirë të shihet se performanca e ciklit të baterisë litium-jon mund të përmirësohet ndjeshëm kur kripa e imidit të litiumit përdoret si shtesë e elektrolitit.Për të studiuar mekanizmin e veprimit të aditivëve si LiTFSI në bateritë litium-jon, VARVARA sharova analizoi përbërjen e filmit SEI të formuar në sipërfaqen e anodës grafit në elektrolite të ndryshme nga XPS.Figura e mëposhtme tregon rezultatet e analizës XPS të filmit SEI të formuar në sipërfaqen e anodës grafit pas ciklit të parë dhe të 50-të.Mund të shihet se përmbajtja LIF në filmin SEI të formuar në elektrolitin me aditiv LiTFSI është dukshëm më i lartë se ai në elektrolitin me aditiv VC.Analiza e mëtejshme sasiore e përbërjes së filmit SEI tregon se rendi i përmbajtjes LIF në filmin SEI është lifsi > liftfsi > LiTFSI > VC > grup bosh pas ciklit të parë, por filmi SEI nuk është i pandryshueshëm pas ngarkimit të parë.Pas 50 cikleve, përmbajtja LIF e filmit SEI në elektrolitin lifsi dhe liftfsi u ul përkatësisht me 12% dhe 43%, ndërsa përmbajtja LIF e elektrolitit të shtuar me LiTFSI u rrit me 9%.
Në përgjithësi, mendojmë se struktura e membranës SEI ndahet në dy shtresa: shtresa e brendshme inorganike dhe shtresa e jashtme organike.Shtresa inorganike përbëhet kryesisht nga LIF, Li2CO3 dhe përbërës të tjerë inorganikë, të cilët kanë performancë më të mirë elektrokimike dhe përçueshmëri më të lartë jonike.Shtresa e jashtme organike përbëhet kryesisht nga produkte poroze të dekompozimit dhe polimerizimit të elektrolitit, të tilla si roco2li, PEO dhe kështu me radhë, e cila nuk ka mbrojtje të fortë për elektrolitin, Prandaj, shpresojmë që membrana SEI të përmbajë më shumë përbërës inorganikë.Aditivët imide mund të sjellin më shumë komponentë LIF inorganik në membranën SEI, gjë që e bën strukturën e membranës SEI më të qëndrueshme, mund të parandalojë më mirë dekompozimin e elektrolitit në procesin e ciklit të baterisë, të zvogëlojë konsumin e Li dhe të përmirësojë ndjeshëm performancën e ciklit të baterisë.
Si aditivë elektrolite, veçanërisht aditivët LiTFSI, kripërat e litiumit imide mund të përmirësojnë ndjeshëm performancën e ciklit të baterisë.Kjo është kryesisht për faktin se filmi SEI i formuar në sipërfaqen e anodës grafit ka më shumë film LIF, më të hollë dhe më të qëndrueshëm SEI, i cili redukton dekompozimin e elektrolitit dhe zvogëlon rezistencën e ndërfaqes.Megjithatë, nga të dhënat aktuale eksperimentale, aditiv LiTFSI është më i përshtatshëm për përdorim në temperaturën e dhomës.Në 40 ℃, aditiv LiTFSI nuk ka asnjë avantazh të dukshëm ndaj aditivit VC.
Koha e postimit: Prill-15-2021