Извор: нов енергетски лидер, од
Апстракт: во моментов, солите на литиум во комерцијалниот електролит на литиум-јонска батерија се главно LiPF6 и LiPF6 му дадоа на електролитот одлични електрохемиски перформанси, но LiPF6 има слаба топлинска и хемиска стабилност и е многу чувствителен на вода.
Во моментов, солите на литиум во комерцијалниот електролит на литиум-јонска батерија се главно LiPF6 и LiPF6 му дадоа на електролитот одлични електрохемиски перформанси.Сепак, LiPF6 има слаба термичка и хемиска стабилност и е многу чувствителен на вода.Под дејство на мала количина на H2O, киселинските супстанции како што е HF ќе се разградат, а потоа позитивниот материјал ќе се кородира, а елементите на преодниот метал ќе се растворат, а површината на негативната електрода ќе се мигрира за да се уништи SEI филмот. , Резултатите покажуваат дека филмот SEI продолжува да расте, што доведува до континуирано опаѓање на капацитетот на литиум-јонските батерии.
Со цел да се надминат овие проблеми, луѓето се надеваа дека литиумските соли на имид со постабилен H2O и подобра топлинска и хемиска стабилност, како што се солите на литиум како што се LiTFSI, lifsi и liftfsi, се ограничени од факторите на цена и анјоните на солите на литиум. како што е LiTFSI не може да се реши за корозија на Al фолија, итн., LiTFSI литиумската сол не е применета во пракса.Неодамна, VARVARA sharova од германската HIU лабораторија најде нов начин за примена на имидни литиумски соли како електролитни адитиви.
Нискиот потенцијал на графитната негативна електрода во Li-ion батеријата ќе доведе до распаѓање на електролитот на неговата површина, формирајќи слој за пасивација, кој се нарекува SEI филм.SEI филмот може да спречи распаѓање на електролитот на негативната површина, така што стабилноста на SEI филмот има клучно влијание врз стабилноста на циклусот на литиум-јонските батерии.Иако литиумските соли како LiTFSI не можат да се користат како растворена супстанца на комерцијален електролит некое време, тој се користи како адитиви и постигна многу добри резултати.Експериментот VARVARA sharova откри дека додавањето 2 wt% LiTFSI во електролитот може ефективно да ги подобри перформансите на циклусот на lifepo4/графитната батерија: 600 циклуси на 20 ℃ и падот на капацитетот е помал од 2%.Во контролната група се додава електролитот со 2 wt% VC адитив.Во истите услови, падот на капацитетот на батеријата достигнува околу 20%.
Со цел да се потврди ефектот на различните адитиви врз работата на литиум-јонските батерии, празната група lp30 (EC: DMC = 1:1) без адитиви и експерименталната група со VC, LiTFSI, lifsi и liftfsi беа подготвени од varvarvara sharova. соодветно.Перформансите на овие електролити беа оценети со половина ќелија на копче и полна ќелија.
Сликата погоре ги прикажува волтаметриските кривини на електролитите од празната контролна група и експерименталната група.За време на процесот на редукција, забележавме дека се појави очигледен врв на струја во електролитот од празната група на околу 0,65v, што одговара на редукцијата на распаѓање на EC растворувачот.Врвот на струјата на распаѓање на експерименталната група со VC адитив се префрли на високиот потенцијал, што беше главно поради тоа што напонот на распаѓање на VC адитивот беше повисок од оној на EC, Затоа, прво се случи распаѓањето, што го заштити EC.Сепак, волтаметриските криви на електролитот додаден со адитиви LiTFSI, lifsi и littfsi не беа значително различни од оние на празната група, што покажа дека имидните адитиви не можат да го намалат распаѓањето на EC растворувачот.
Сликата погоре ги прикажува електрохемиските перформанси на графитната анода во различни електролити.Од ефикасноста на првото полнење и празнење, куломската ефикасност на празната група е 93,3%, првата ефикасност на електролитите со LiTFSI, lifsi и liftfsi се 93,3%, 93,6% и 93,8%, соодветно.Сепак, првата ефикасност на електролитите со VC адитив е само 91,5%, што е главно поради тоа што при првата литиумска интеркалација на графитот, VC се распаѓа на површината на графитната анода и троши повеќе Li.
Составот на SEI филмот ќе има големо влијание врз јонската спроводливост, а потоа ќе влијае на брзината на перформансите на Li-јонската батерија.Во тестот за изведба на стапката, откриено е дека електролитот со адитиви lifsi и liftfsi има малку помал капацитет од другите електролити при празнење со висока струја.Во тестот C / 2 циклус, перформансите на циклусот на сите електролити со имидни адитиви се многу стабилни, додека капацитетот на електролитите со VC адитиви се намалува.
Со цел да се оцени стабилноста на електролитот во долгорочниот циклус на литиум-јонската батерија, VARVARA шарова подготви и целосна ќелија LiFePO4 / графит со ќелија со копче и ја процени работата на циклусот на електролитот со различни адитиви на 20 ℃ и 40 ℃.Резултатите од евалуацијата се прикажани во табелата подолу.Од табелата може да се види дека ефикасноста на електролитот со адитив LiTFSI е значително повисока од онаа со адитивот VC за прв пат, а перформансите на возење велосипед на 20 ℃ се уште поогромни.Стапката на задржување на капацитетот на електролитот со адитив LiTFSI е 98,1% по 600 циклуси, додека стапката на задржување на капацитетот на електролитот со додаток VC е само 79,6%.Сепак, оваа предност исчезнува кога електролитот се циклира на 40 ℃, и сите електролити имаат слични перформанси на велосипед.
Од горната анализа, не е тешко да се види дека перформансите на циклусот на литиум-јонската батерија може значително да се подобрат кога солта на литиум имид се користи како додаток на електролит.Со цел да го проучи механизмот на дејствување на адитивите како LiTFSI во литиум-јонските батерии, VARVARA sharova го анализираше составот на SEI филмот формиран на површината на графитната анода во различни електролити со помош на XPS.На следната слика се прикажани резултатите од XPS анализата на SEI филмот формиран на површината на графитната анода по првиот и 50-тиот циклус.Може да се види дека содржината на LIF во филмот SEI формиран во електролитот со додаток LiTFSI е значително повисока од онаа во електролитот со VC адитив.Понатамошната квантитативна анализа на составот на SEI филмот покажува дека редоследот на содржината LIF во SEI филмот е lifsi > liftfsi > LiTFSI > VC > празна група по првиот циклус, но филмот SEI не е непроменлив по првото полнење.По 50 циклуси, содржината на LIF на SEI филмот во lifsi и liftfsi електролитот се намали за 12% и 43%, соодветно, додека содржината на LIF на електролитот додаден со LiTFSI се зголеми за 9%.
Генерално, мислиме дека структурата на SEI мембраната е поделена на два слоја: внатрешен неоргански слој и надворешен органски слој.Неорганскиот слој е главно составен од LIF, Li2CO3 и други неоргански компоненти, кои имаат подобри електрохемиски перформанси и поголема јонска спроводливост.Надворешниот органски слој е главно составен од порозни производи за распаѓање и полимеризација на електролит, како што се roco2li, PEO и така натаму, што нема силна заштита за електролитот, Затоа, се надеваме дека мембраната SEI содржи повеќе неоргански компоненти.Имидските адитиви можат да донесат повеќе неоргански LIF компоненти во SEI мембраната, што ја прави структурата на SEI мембраната постабилна, може подобро да го спречи распаѓањето на електролитот во процесот на циклусот на батеријата, да ја намали потрошувачката на Li и значително да ги подобри перформансите на циклусот на батеријата.
Како адитиви за електролит, особено адитиви LiTFSI, солите на имид литиум можат значително да ги подобрат перформансите на циклусот на батеријата.Ова главно се должи на фактот дека SEI филмот формиран на површината на графитната анода има повеќе LIF, потенок и постабилен SEI филм, што го намалува распаѓањето на електролитот и ја намалува отпорноста на интерфејсот.Сепак, од сегашните експериментални податоци, адитивот LiTFSI е посоодветен за употреба на собна температура.На 40 ℃, адитивот LiTFSI нема очигледна предност во однос на адитивот VC.
Време на објавување: 15 април 2021 година