Iturria: new energy leader, by
Laburpena: gaur egun, litio-ioizko bateriaren elektrolito komertzialen litio-gatzak LiPF6 dira batez ere eta LiPF6 elektrolitoari errendimendu elektrokimiko bikaina eman diote, baina LiPF6-ek egonkortasun termiko eta kimiko eskasa du eta urarekiko oso sentikorra da.
Gaur egun, litio-ioizko bateriaren elektrolito komertzialen litio-gatzak LiPF6 dira batez ere eta LiPF6 elektrolitoari errendimendu elektrokimiko bikaina eman diote.Hala ere, LiPF6-k egonkortasun termiko eta kimiko eskasa du, eta oso sentikorra da urarekiko.H2O kantitate txiki baten eraginez, HF bezalako substantzia azidoak deskonposatuko dira eta, ondoren, material positiboa herdoildu egingo da eta trantsizio metalezko elementuak disolbatu egingo dira eta elektrodo negatiboaren gainazala migratuko da SEI filma suntsitzeko. , Emaitzek erakusten dute SEI filmak hazten jarraitzen duela, eta horrek litio-ioizko baterien ahalmenaren etengabeko beherakada dakar.
Arazo horiek gainditzeko, jendeak espero du H2O egonkorragoa eta egonkortasun termiko eta kimiko hobea duten imidaren litio-gatzak, hala nola LiTFSI, lifsi eta liftfsi bezalako litio-gatzak, kostu-faktoreek eta litio-gatzen anioiek mugatzen dituztela. hala nola, LiTFSI ezin da Al paperaren korrosioagatik konpondu, etab., LiTFSI litio gatza ez da praktikan aplikatu.Duela gutxi, Alemaniako HIU laborategiko VARVARA Sharovak modu berri bat aurkitu du imida litio-gatzak elektrolito gehigarri gisa aplikatzeko.
Li-ioizko baterian grafito elektrodo negatiboaren potentzial baxuak elektrolitoa deskonposatzea ekarriko du bere gainazalean, eta SEI filma deitzen den pasibazio geruza sortuko du.SEI filmak elektrolitoa gainazal negatiboan deskonposatzea ekidin dezake, beraz, SEI filmaren egonkortasunak eragin erabakigarria du litio-ioizko baterien ziklo-egonkortasunean.LiTFSI bezalako litio-gatzak elektrolito komertzialen solutu gisa erabili ezin diren arren, gehigarri gisa erabili izan da eta oso emaitza onak lortu ditu.VARVARA sharova esperimentuak aurkitu zuen elektrolitoan LiTFSI% 2 wt gehitzeak lifepo4/ grafito bateriaren zikloaren errendimendua modu eraginkorrean hobetu dezakeela: 600 ziklo 20 ℃-tan eta gaitasunaren beherakada % 2 baino txikiagoa da.Kontrol-taldean, %2 pisuko VC gehigarria duen elektrolitoa gehitzen da.Baldintza berdinetan, bateriaren ahalmenaren beherakada %20 ingurura iristen da.
Gehigarri ezberdinek litio-ioizko baterien errendimenduan duten eragina egiaztatzeko, varvarvara sharova-k lp30 (EC: DMC = 1:1) talde hutsa eta VC, LiTFSI, lifsi eta liftfsi dituen talde esperimentala prestatu zituen. hurrenez hurren.Elektrolito horien errendimendua zelula erdi botoiaren eta zelula osoaren bidez ebaluatu zen.
Goiko irudian hutsuneko kontrol taldearen eta talde esperimentalaren elektrolitoen kurba voltametrikoak erakusten dira.Erredukzio-prozesuan zehar, 0,65 V-tan dagoen talde hutsaren elektrolitoan korronte gailur nabaria agertu zela ohartu ginen, EC disolbatzailearen deskonposizioaren murrizketari dagokiona.VC gehigarriarekin talde esperimentalaren deskonposizio-korrontearen gailurra potentzial altukora aldatu zen, hau da, batez ere, VC gehigarriaren deskonposizio-tentsioa ECrena baino handiagoa zelako. Hori dela eta, deskonposizioa gertatu zen lehenengo, eta horrek EC babesten zuen.Hala eta guztiz ere, LiTFSI, lifsi eta littfsi gehigarriekin gehitutako elektrolitoaren kurba voltametrikoak ez ziren hutsuneko taldearekin alderatuta nabarmen desberdinak, eta horrek adierazi zuen imida gehigarriek ezin zutela EC disolbatzailearen deskonposizioa murriztu.
Goiko irudian grafito anodoaren errendimendu elektrokimikoa elektrolito desberdinetan erakusten da.Lehen kargaren eta deskargaren eraginkortasunetik, hutsen taldearen coulomb eraginkortasuna % 93,3koa da, eta LiTFSI, lifsi eta liftfsi duten elektrolitoen lehen eraginkortasuna % 93,3, % 93,6 eta % 93,8koa da, hurrenez hurren.Hala ere, VC gehigarria duten elektrolitoen lehen eraginkortasuna % 91,5 baino ez da, hau da, batez ere, grafitoaren lehen litio-interkalazioan VC grafitoaren anodoaren gainazalean deskonposatzen delako eta Li gehiago kontsumitzen duelako.
SEI filmaren konposizioak eragin handia izango du eroankortasun ionikoan, eta, ondoren, Li ion bateriaren errendimenduan eragina izango du.Tasa-errendimenduaren proban, lifsi eta liftfsi gehigarriak dituzten elektrolitoak korronte handiko deskargan dauden beste elektrolitoek baino gaitasun apur bat txikiagoa duela ikusten da.C / 2 zikloko proban, imida-gehigarriak dituzten elektrolito guztien errendimendua oso egonkorra da, eta VC gehigarriak dituzten elektrolitoen ahalmena gutxitzen den bitartean.
Litio-ioizko bateriaren epe luzeko zikloan elektrolitoaren egonkortasuna ebaluatzeko, VARVARA Sharovak LiFePO4 / grafito zelula osoa prestatu zuen botoi-pilarekin, eta 20 ℃ eta 40 ℃-tan gehigarri desberdinekin elektrolitoaren errendimendua ebaluatu zuen.Ebaluazioaren emaitzak beheko taulan agertzen dira.Taulan ikus daiteke LiTFSI gehigarriarekin elektrolitoaren eraginkortasuna VC gehigarriarekin baino nabarmen handiagoa dela lehen aldiz, eta txirrindularitzaren errendimendua 20 ℃-tan are izugarriagoa da.LiTFSI gehigarria duen elektrolitoaren edukiera atxikipen-tasa % 98,1ekoa da 600 zikloren ondoren, eta VC gehigarria duen elektrolitoaren edukiera atxikipen-tasa % 79,6 baino ez da.Hala ere, abantaila hori desagertzen da elektrolitoa 40 ℃-tan ziklatu denean, eta elektrolito guztiek antzeko errendimendua dute.
Aurreko analisitik, ez da zaila ikustea litio-ioizko bateriaren zikloaren errendimendua nabarmen hobetu daitekeela litio imida gatza elektrolito gehigarri gisa erabiltzen denean.LiTFSI bezalako gehigarrien akzio-mekanismoa aztertzeko, litio-ioizko baterietan, VARVARA Sharovak grafito-anodoaren gainazalean elektrolito ezberdinetan osatutako SEI filmaren konposizioa aztertu zuen XPS bidez.Hurrengo irudian lehenengo eta 50. zikloaren ondoren grafito anodoaren gainazalean eratutako SEI filmaren XPS analisiaren emaitzak erakusten dira.Ikus daiteke LiTFSI gehigarria duen elektrolitoan eratutako SEI pelikulan LIF edukia VC gehigarria duen elektrolitoan baino nabarmen handiagoa dela.SEI filmaren konposizioaren azterketa kuantitatibo gehiagok erakusten du SEI filmaren LIF edukiaren ordena lifsi > liftfsi > LiTFSI > VC > talde hutsa dela lehen zikloaren ondoren, baina SEI filma ez da aldaezina lehen kargaren ondoren.50 zikloren ondoren, SEI filmaren LIF edukia lifsi eta liftfsi elektrolitoan % 12 eta % 43 jaitsi zen, hurrenez hurren, eta LiTFSIrekin gehitutako elektrolitoaren LIF edukia % 9 handitu zen bitartean.
Orokorrean, SEI mintzaren egitura bi geruzatan banatuta dagoela uste dugu: barruko geruza ez-organikoa eta kanpoko geruza organikoa.Geruza inorganikoa LIF, Li2CO3 eta beste osagai inorganiko batzuek osatzen dute, errendimendu elektrokimiko hobea eta eroankortasun ioniko handiagoa dutenak.Kanpoko geruza organikoa elektrolitoen deskonposizio eta polimerizazio produktu porotsuez osatuta dago batez ere, hala nola roco2li, PEO eta abar, elektrolitoaren babes sendorik ez duena. Horregatik, SEI mintzak osagai inorganiko gehiago edukitzea espero dugu.Imida gehigarriek LIF osagai inorganiko gehiago ekar ditzakete SEI mintzera, eta horrek SEI mintzaren egitura egonkorrago bihurtzen du, bateriaren zikloaren prozesuan elektrolitoen deskonposizioa hobeto ekidin dezake, Li kontsumoa murrizten du eta bateriaren zikloaren errendimendua nabarmen hobetu.
Elektrolito gehigarri gisa, batez ere LiTFSI gehigarri gisa, imida litio-gatzak nabarmen hobetu dezake bateriaren zikloaren errendimendua.Hau da, batez ere, grafito anodoaren gainazalean eratutako SEI filmak LIF gehiago, meheagoa eta egonkorrago SEI filma duelako, eta horrek elektrolitoaren deskonposizioa murrizten du eta interfazearen erresistentzia murrizten du.Hala ere, egungo datu esperimentaletatik, LiTFSI gehigarria giro-tenperaturan erabiltzeko egokia da.40 ℃-tan, LiTFSI gehigarriak ez du abantaila nabarmenik VC gehigarriarekiko.
Argitalpenaren ordua: 2021-04-15