Heimild: nýr orkuleiðtogi, eftir
Ágrip: Sem stendur eru litíumsöltin í raflausnum litíumjónarafhlöðu í atvinnuskyni aðallega LiPF6 og LiPF6 hafa gefið raflausninni framúrskarandi rafefnafræðilegan árangur, en LiPF6 hefur lélegan varma- og efnafræðilegan stöðugleika og er mjög viðkvæm fyrir vatni.
Sem stendur eru litíumsöltin í raflausnum litíumjónarafhlöðu í atvinnuskyni aðallega LiPF6 og LiPF6 hafa gefið raflausninni framúrskarandi rafefnafræðilegan árangur.Hins vegar hefur LiPF6 lélegan varma- og efnafræðilegan stöðugleika og er mjög viðkvæmt fyrir vatni.Undir verkun lítið magn af H2O verða súr efni eins og HF niðurbrotin, og þá verður jákvæða efnið tært og umbreytingarmálmþættirnir verða leystir upp og yfirborð neikvæðra rafskautsins verður flutt til að eyðileggja SEI filmu , Niðurstöðurnar sýna að SEI kvikmyndin heldur áfram að vaxa, sem leiðir til stöðugrar lækkunar á getu litíumjónarafhlöðu.
Til þess að vinna bug á þessum vandamálum hafa menn vonað að litíumsölt imíðs með stöðugra H2O og betri hitauppstreymi og efnafræðilegum stöðugleika, eins og litíumsölt eins og LiTFSI, lifsi og liftfsi, séu takmörkuð af kostnaðarþáttum og anjónum litíumsalta. eins og LiTFSI er ekki hægt að leysa fyrir tæringu á Al filmu osfrv., LiTFSI litíumsalt hefur ekki verið notað í reynd.Nýlega hefur VARVARA sharova frá þýsku HIU rannsóknarstofunni fundið nýja leið til að nota imid litíum sölt sem raflausnaaukefni.
Lítil möguleiki grafít neikvæðra rafskauts í Li-ion rafhlöðu mun leiða til niðurbrots raflausnar á yfirborði þess, sem myndar passivation lag, sem er kallað SEI filmu.SEI kvikmynd getur komið í veg fyrir að raflausn brotni niður á neikvæða yfirborðinu, þannig að stöðugleiki SEI filmu hefur afgerandi áhrif á hringrásarstöðugleika litíumjónarafhlöðu.Þrátt fyrir að ekki sé hægt að nota litíumsölt eins og LiTFSI sem uppleyst raflausn í sölu um tíma, hefur það verið notað sem aukefni og hefur náð mjög góðum árangri.VARVARA sharova tilraun leiddi í ljós að það að bæta 2wt% LiTFSI í raflausnina getur í raun bætt hringrásarafköst lifepo4/grafít rafhlöðunnar: 600 lotur við 20 ℃ og afkastagetan er minni en 2%.Í samanburðarhópnum er raflausninni með 2wt% VC aukefni bætt við.Við sömu aðstæður nær samdráttur í getu rafhlöðunnar um 20%.
Til að sannreyna áhrif mismunandi aukefna á frammistöðu litíumjónarafhlöðu var auða hópurinn lp30 (EC: DMC = 1:1) án aukaefna og tilraunahópurinn með VC, LiTFSI, lifsi og liftfsi útbúinn af varvarvara sharova í sömu röð.Frammistaða þessara raflausna var metin með hálfri hnappi og fullri frumu.
Myndin hér að ofan sýnir raflínulínur raflausna úr samanburðarhópnum og tilraunahópnum.Við minnkunarferlið tókum við eftir því að augljós straumtoppur birtist í raflausninni í auða hópnum við um 0,65v, sem samsvarar minnkunarniðurbroti EC leysis.Niðurbrotsstraumhámark tilraunahópsins með VC aukefni færðist yfir í háan möguleika, sem var aðallega vegna þess að niðurbrotsspenna VC aukefnis var hærri en EC, Þess vegna varð niðurbrotið fyrst, sem verndaði EC.Hins vegar voru rafmælingarferlar raflausnarinnar sem bætt var við LiTFSI, lifsi og littfsi aukefni ekki marktækt frábrugðnir þeim sem voru í blanka hópnum, sem benti til þess að imidaukefnin gætu ekki dregið úr niðurbroti EC leysis.
Myndin hér að ofan sýnir rafefnafræðilega frammistöðu grafítskauts í mismunandi raflausnum.Frá skilvirkni fyrstu hleðslu og losunar er coulomb skilvirkni auða hópsins 93,3%, fyrsta skilvirkni raflausna með LiTFSI, lifsi og liftfsi eru 93,3%, 93,6% og 93,8%, í sömu röð.Hins vegar er fyrsta skilvirkni raflausna með VC aukefni aðeins 91,5%, sem er aðallega vegna þess að við fyrstu litíum intercalation grafít, brotnar VC niður á yfirborð grafítskautsins og eyðir meira Li.
Samsetning SEI kvikmyndarinnar mun hafa mikil áhrif á jónaleiðni og hafa síðan áhrif á hraðaframmistöðu Li jón rafhlöðunnar.Í hraðaframmistöðuprófinu kemur í ljós að raflausnin með lifsi og liftfsi aukefnum hefur aðeins minni afkastagetu en önnur raflausn í mikilli straumafhleðslu.Í C / 2 hringrásarprófinu er hringrásarframmistaða allra raflausna með imíðaukefnum mjög stöðug, en afkastageta raflausnanna með VC aukefnum minnkar.
Til að meta stöðugleika raflausnar í langtíma hringrás litíumjónarafhlöðu, útbjó VARVARA sharova einnig LiFePO4 / grafít fulla frumu með hnappafrumu, og metur hringrásarframmistöðu raflausnar með mismunandi aukefnum við 20 ℃ og 40 ℃.Niðurstöður matsins eru sýndar í töflunni hér að neðan.Það má sjá af töflunni að skilvirkni raflausnarinnar með LiTFSI aukefni er verulega meiri en með VC aukefni í fyrsta skipti og hjólreiðaframmistaðan við 20 ℃ er enn yfirþyrmandi.Afkastagetuhlutfall raflausnarinnar með LiTFSI aukefni er 98,1% eftir 600 lotur, en afkastagetuhlutfall raflausnarinnar með VC aukefni er aðeins 79,6%.Hins vegar hverfur þessi kostur þegar raflausnin er hjóluð við 40 ℃ og allir raflausnir hafa svipaða hjólreiðaafköst.
Af ofangreindri greiningu er ekki erfitt að sjá að hringrásarframmistöðu litíumjónarafhlöðunnar er hægt að bæta verulega þegar litíumimíðsalt er notað sem saltaaukefni.Til að rannsaka verkunarhátt aukefna eins og LiTFSI í litíumjónarafhlöðum, greindi VARVARA sharova samsetningu SEI filmu sem myndast á yfirborði grafítskauts í mismunandi raflausnum með XPS.Eftirfarandi mynd sýnir XPS greiningarniðurstöður SEI filmu sem myndast á yfirborði grafítskauts eftir fyrstu og 50. lotuna.Það má sjá að LIF innihald í SEI filmunni sem myndast í raflausninni með LiTFSI aukefni er marktækt hærra en í raflausninni með VC aukefni.Frekari megindleg greining á samsetningu SEI filmu sýnir að röð LIF innihalds í SEI filmu er lifsi > liftfsi > LiTFSI > VC > auður hópur eftir fyrstu lotu, en SEI filman er ekki óbreytanleg eftir fyrstu hleðslu.Eftir 50 lotur lækkaði LIF innihald SEI filmu í lifsi og liftfsi raflausn um 12% og 43%, í sömu röð, en LIF innihald raflausnar sem bætt var við LiTFSI jókst um 9%.
Almennt teljum við að uppbygging SEI himnunnar sé skipt í tvö lög: innra ólífræna lagið og ytra lífræna lagið.Ólífræna lagið er aðallega samsett úr LIF, Li2CO3 og öðrum ólífrænum íhlutum, sem hafa betri rafefnafræðilega frammistöðu og hærri jónaleiðni.Ytra lífræna lagið er aðallega samsett úr gljúpum niðurbrots- og fjölliðunarafurðum, svo sem roco2li, PEO og svo framvegis, sem hefur enga sterka vörn fyrir raflausnina, Þess vegna vonum við að SEI himnan innihaldi fleiri ólífræna hluti.Imide aukefni geta fært fleiri ólífræna LIF íhluti til SEI himnunnar, sem gerir uppbyggingu SEI himnunnar stöðugri, getur betur komið í veg fyrir niðurbrot raflausna í rafhlöðuferlinu, dregið úr Li neyslu og verulega bætt hringrásarafköst rafhlöðunnar.
Sem raflausnaaukefni, sérstaklega LiTFSI aukefni, geta imid litíumsölt verulega bætt hringrásarafköst rafhlöðunnar.Þetta er aðallega vegna þess að SEI kvikmyndin sem myndast á yfirborði grafítskautsins hefur meira LIF, þynnri og stöðugri SEI filmu, sem dregur úr niðurbroti raflausnar og dregur úr tengiviðnáminu.Hins vegar, miðað við núverandi tilraunagögn, er LiTFSI aukefni hentugra til notkunar við stofuhita.Við 40 ℃ hefur LiTFSI aukefni engan augljósan kost á VC aukefni.
Pósttími: 15. apríl 2021