Bron: nuwe energieleier, deur
Opsomming: tans is die litiumsoute in kommersiële litium-ioonbattery-elektroliet hoofsaaklik LiPF6 en LiPF6 het die elektroliet uitstekende elektrochemiese werkverrigting gegee, maar LiPF6 het swak termiese en chemiese stabiliteit, en is baie sensitief vir water.
Tans is die litiumsoute in kommersiële litium-ioonbattery-elektroliet hoofsaaklik LiPF6 en LiPF6 het die elektroliet uitstekende elektrochemiese werkverrigting gegee.LiPF6 het egter swak termiese en chemiese stabiliteit, en is baie sensitief vir water.Onder die werking van 'n klein hoeveelheid H2O sal suurstowwe soos HF ontbind word, en dan sal die positiewe materiaal gekorrodeer word, en die oorgangsmetaalelemente sal opgelos word, en die oppervlak van negatiewe elektrode sal gemigreer word om SEI-film te vernietig , Die resultate toon dat die SEI-film aanhou groei, wat lei tot die voortdurende afname van die kapasiteit van litium-ioonbatterye.
Om hierdie probleme te oorkom, het mense gehoop dat die litiumsoute van imied met meer stabiele H2O en beter termiese en chemiese stabiliteit, soos litiumsoute soos LiTFSI, lifsi en liftfsi, beperk word deur kostefaktore en die anione van litiumsoute soos LiTFSI kan nie opgelos word vir korrosie van Al foelie, ens., LiTFSI litium sout is nie in die praktyk toegepas nie.Onlangs het VARVARA sharova van die Duitse HIU-laboratorium 'n nuwe manier gevind vir die toepassing van imied-litiumsoute as elektrolietbymiddels.
Die lae potensiaal van grafiet negatiewe elektrode in Li-ioon battery sal lei tot die ontbinding van elektroliet op sy oppervlak, die vorming van passivering laag, wat genoem word SEI film.SEI-film kan verhoed dat elektroliet op die negatiewe oppervlak ontbind, dus het die stabiliteit van SEI-film 'n deurslaggewende invloed op die siklusstabiliteit van litium-ioonbatterye.Alhoewel litiumsoute soos LiTFSI vir 'n rukkie nie as opgeloste stof van kommersiële elektroliet gebruik kan word nie, is dit as bymiddels gebruik en het baie goeie resultate behaal.VARVARA sharova-eksperiment het bevind dat die byvoeging van 2wt% LiTFSI in die elektroliet die siklusprestasie van lifepo4/grafietbattery effektief kan verbeter: 600 siklusse by 20 ℃ en die kapasiteitsafname is minder as 2%.In die kontrolegroep word die elektroliet met 2wt% VC-additief bygevoeg.Onder dieselfde omstandighede bereik die afname in die kapasiteit van die battery ongeveer 20%.
Om die effek van verskillende bymiddels op die werkverrigting van litium-ioonbatterye te verifieer, is die leë groep lp30 (EC: DMC = 1:1) sonder bymiddels en die eksperimentele groep met VC, LiTFSI, lifsi en liftfsi deur varvarvara sharova voorberei. onderskeidelik.Die werkverrigting van hierdie elektroliete is geëvalueer deur knoppie halfsel en vol sel.
Die figuur hierbo toon die voltammetriese kurwes van die elektroliete van die blanko kontrolegroep en die eksperimentele groep.Tydens die reduksieproses het ons opgemerk dat 'n duidelike stroompiek in die elektroliet van die leë groep by ongeveer 0.65v verskyn het, wat ooreenstem met die reduksie-ontbinding van EC-oplosmiddel.Die ontbindingstroompiek van die eksperimentele groep met VC-additief het na die hoë potensiaal verskuif, wat hoofsaaklik was omdat die ontbindingsspanning van VC-additief hoër was as dié van EC, Daarom het die ontbinding eerste plaasgevind, wat EC beskerm het.Die voltammetriese kurwes van die elektroliet wat met LiTFSI, lifsi en littfsi bymiddels bygevoeg is, was egter nie betekenisvol verskillend van dié van die blanko groep nie, wat aangedui het dat die imied bymiddels nie die ontbinding van EC oplosmiddel kon verminder nie.
Die figuur hierbo toon die elektrochemiese werkverrigting van grafietanode in verskillende elektroliete.Vanaf die doeltreffendheid van eerste lading en ontlading is die coulomb-doeltreffendheid van blanko groep 93.3%, die eerste doeltreffendheid van elektroliete met LiTFSI, lifsi en liftfsi is onderskeidelik 93.3%, 93.6% en 93.8%.Die eerste doeltreffendheid van elektroliete met VC-additief is egter slegs 91,5%, wat hoofsaaklik is omdat tydens die eerste litium-interkalasie van grafiet, VC op die oppervlak van grafietanode ontbind en meer Li verbruik.
Die samestelling van SEI-film sal 'n groot invloed op die ioniese geleidingsvermoë hê, en dan die tempo-prestasie van Li-ioonbattery beïnvloed.In die tempo prestasietoets word gevind dat die elektroliet met lifsi en liftfsi bymiddels 'n effens laer kapasiteit het as ander elektroliete in hoë stroom ontlading.In die C / 2-siklustoets is die siklusprestasie van al die elektroliete met imied bymiddels baie stabiel, terwyl die kapasiteit van die elektroliete met VC bymiddels afneem.
Om die stabiliteit van elektroliet in die langtermyn-siklus van litium-ioonbattery te evalueer, het VARVARA sharova ook LiFePO4 / grafiet-volsel met knoppiesel voorberei en die siklusprestasie van elektroliet met verskillende bymiddels by 20 ℃ en 40 ℃ geëvalueer.Die evalueringsresultate word in die tabel hieronder getoon.Uit die tabel kan gesien word dat die doeltreffendheid van die elektroliet met LiTFSI-bymiddel vir die eerste keer aansienlik hoër is as dié met VC-additief, en die fietsryprestasie by 20 ℃ is selfs meer oorweldigend.Die kapasiteitsretensietempo van die elektroliet met LiTFSI-bymiddel is 98.1% na 600 siklusse, terwyl die kapasiteitsretensiekoers van die elektroliet met VC-additief slegs 79.6% is.Hierdie voordeel verdwyn egter wanneer die elektroliet teen 40 ℃ gesirkel word, en alle elektroliete het soortgelyke fietsryprestasie.
Uit bogenoemde ontleding is dit nie moeilik om te sien dat die siklusprestasie van litium-ioonbattery aansienlik verbeter kan word wanneer litiumimiedsout as elektrolietbymiddel gebruik word nie.Om die werkingsmeganisme van bymiddels soos LiTFSI in litium-ioonbatterye te bestudeer, het VARVARA sharova die samestelling van SEI-film wat op die oppervlak van grafietanode in verskillende elektroliete deur XPS gevorm is, ontleed.Die volgende figuur toon die XPS-ontledingsresultate van SEI-film wat op die oppervlak van grafietanode gevorm is na die eerste en die 50ste siklusse.Dit kan gesien word dat die LIF-inhoud in die SEI-film wat in die elektroliet met LiTFSI-toevoeging gevorm word, aansienlik hoër is as dié in die elektroliet met VC-additief.Verdere kwantitatiewe ontleding van die samestelling van SEI-film toon dat die volgorde van LIF-inhoud in SEI-film lifsi > liftfsi > LiTFSI > VC > leë groep na die eerste siklus is, maar die SEI-film is nie onveranderlik na die eerste lading nie.Na 50 siklusse het die LIF-inhoud van SEI-film in lifsi- en liftfsi-elektroliet met onderskeidelik 12% en 43% afgeneem, terwyl die LIF-inhoud van elektroliet wat saam met LiTFSI gevoeg is, met 9% toegeneem het.
Oor die algemeen dink ons dat die struktuur van die SEI-membraan in twee lae verdeel word: die binneste anorganiese laag en die buitenste organiese laag.Die anorganiese laag bestaan hoofsaaklik uit LIF, Li2CO3 en ander anorganiese komponente, wat beter elektrochemiese werkverrigting en hoër ioniese geleidingsvermoë het.Die buitenste organiese laag is hoofsaaklik saamgestel uit poreuse elektroliet ontbinding en polimerisasie produkte, soos roco2li, PEO ensovoorts, wat geen sterk beskerming vir die elektroliet het nie, Daarom hoop ons dat die SEI membraan meer anorganiese komponente bevat.Imide-bymiddels kan meer anorganiese LIF-komponente na die SEI-membraan bring, wat die struktuur van die SEI-membraan meer stabiel maak, elektroliet-ontbinding in die batterysiklusproses beter kan voorkom, Li-verbruik verminder en die siklusprestasie van die battery aansienlik verbeter.
As elektrolietbymiddels, veral LiTFSI bymiddels, kan imied litiumsoute die siklusprestasie van die battery aansienlik verbeter.Dit is hoofsaaklik te wyte aan die feit dat die SEI-film wat op die oppervlak van grafietanode gevorm word, meer LIF, dunner en meer stabiele SEI-film het, wat die ontbinding van elektroliet verminder en die koppelvlakweerstand verminder.Uit die huidige eksperimentele data is LiTFSI-additief egter meer geskik vir gebruik by kamertemperatuur.By 40 ℃ het LiTFSI-bymiddel geen ooglopende voordeel bo VC-additief nie.
Postyd: 15-Apr-2021