ഉറവിടം: പുതിയ ഊർജ്ജ നേതാവ്, വഴി
സംഗ്രഹം: നിലവിൽ, വാണിജ്യ ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററി ഇലക്ട്രോലൈറ്റിലെ ലിഥിയം ലവണങ്ങൾ പ്രധാനമായും LiPF6 ഉം LiPF6 ഉം ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന് മികച്ച ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രകടനം നൽകുന്നു, എന്നാൽ LiPF6 ന് മോശം താപ, രാസ സ്ഥിരതയുണ്ട്, കൂടാതെ ജലത്തോട് വളരെ സെൻസിറ്റീവ് ആണ്.
നിലവിൽ, വാണിജ്യ ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററി ഇലക്ട്രോലൈറ്റിലെ ലിഥിയം ലവണങ്ങൾ പ്രധാനമായും LiPF6 ഉം LiPF6 ഉം ആണ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന് മികച്ച ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രകടനം നൽകുന്നത്.എന്നിരുന്നാലും, LiPF6 ന് മോശം താപ, രാസ സ്ഥിരതയുണ്ട്, കൂടാതെ വെള്ളത്തോട് വളരെ സെൻസിറ്റീവ് ആണ്.ചെറിയ അളവിലുള്ള H2O യുടെ പ്രവർത്തനത്തിൽ, HF പോലുള്ള ആസിഡ് പദാർത്ഥങ്ങൾ വിഘടിപ്പിക്കപ്പെടും, തുടർന്ന് പോസിറ്റീവ് മെറ്റീരിയൽ നശിപ്പിക്കപ്പെടും, കൂടാതെ ട്രാൻസിഷൻ ലോഹ മൂലകങ്ങൾ ലയിക്കും, കൂടാതെ നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിന്റെ ഉപരിതലം SEI ഫിലിം നശിപ്പിക്കും. , ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളുടെ ശേഷി തുടർച്ചയായി കുറയുന്നതിലേക്ക് നയിക്കുന്ന SEI ഫിലിം വളർച്ച തുടരുന്നതായി ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു.
ഈ പ്രശ്‌നങ്ങളെ മറികടക്കാൻ, ലിഥിയം ലവണങ്ങളായ LiTFSI, lifsi, liftfsi പോലെയുള്ള കൂടുതൽ സ്ഥിരതയുള്ള H2O ഉള്ള ഇമൈഡിന്റെ ലിഥിയം ലവണങ്ങൾ, ലിഥിയം ലവണങ്ങളായ ലിഥിയം ലവണങ്ങൾ, ലിഥിയം ലവണങ്ങളുടെ അയോണുകൾ എന്നിവയാൽ പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നുവെന്ന് ആളുകൾ പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. അൽ ഫോയിലിന്റെ നാശത്തിന് LiTFSI പോലുള്ളവ പരിഹരിക്കാൻ കഴിയില്ല, LiTFSI ലിഥിയം ഉപ്പ് പ്രായോഗികമായി പ്രയോഗിച്ചിട്ടില്ല.അടുത്തിടെ, ജർമ്മൻ HIU ലബോറട്ടറിയിലെ VARVARA ഷാരോവ ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് അഡിറ്റീവുകളായി ഇമൈഡ് ലിഥിയം ലവണങ്ങൾ പ്രയോഗിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പുതിയ മാർഗം കണ്ടെത്തി.
ലി-അയൺ ബാറ്ററിയിലെ ഗ്രാഫൈറ്റ് നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിന്റെ കുറഞ്ഞ സാധ്യത അതിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ വിഘടനത്തിലേക്ക് നയിക്കും, ഇത് പാസ്സിവേഷൻ പാളിയായി മാറുന്നു, അതിനെ SEI ഫിലിം എന്ന് വിളിക്കുന്നു.SEI ഫിലിമിന് നെഗറ്റീവ് പ്രതലത്തിൽ ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് വിഘടിക്കുന്നത് തടയാൻ കഴിയും, അതിനാൽ SEI ഫിലിമിന്റെ സ്ഥിരത ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളുടെ സൈക്കിൾ സ്ഥിരതയിൽ നിർണായക സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു.LiTFSI പോലുള്ള ലിഥിയം ലവണങ്ങൾ വാണിജ്യ ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ ലായകമായി കുറച്ചുകാലത്തേക്ക് ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയില്ലെങ്കിലും, ഇത് അഡിറ്റീവുകളായി ഉപയോഗിക്കുകയും വളരെ നല്ല ഫലങ്ങൾ നേടുകയും ചെയ്തു.ഇലക്ട്രോലൈറ്റിൽ 2wt% LiTFSI ചേർക്കുന്നത് ലൈഫ്‌പോ4/ഗ്രാഫൈറ്റ് ബാറ്ററിയുടെ സൈക്കിൾ പ്രകടനത്തെ ഫലപ്രദമായി മെച്ചപ്പെടുത്തുമെന്ന് VARVARA sharova പരീക്ഷണം കണ്ടെത്തി: 20 ഡിഗ്രിയിൽ 600 സൈക്കിളുകളും ശേഷി കുറയുന്നത് 2% ൽ താഴെയുമാണ്.നിയന്ത്രണ ഗ്രൂപ്പിൽ, 2wt% VC അഡിറ്റീവുള്ള ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ചേർക്കുന്നു.അതേ സാഹചര്യങ്ങളിൽ, ബാറ്ററിയുടെ ശേഷി കുറയുന്നത് ഏകദേശം 20% വരെ എത്തുന്നു.
ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളുടെ പ്രകടനത്തിൽ വ്യത്യസ്ത അഡിറ്റീവുകളുടെ സ്വാധീനം പരിശോധിക്കുന്നതിനായി, അഡിറ്റീവുകളില്ലാതെ ബ്ലാങ്ക് ഗ്രൂപ്പ് lp30 (EC: DMC = 1:1), VC, LiTFSI, lifsi, liftfsi എന്നിവയുള്ള പരീക്ഷണ ഗ്രൂപ്പും varvarvara sharova തയ്യാറാക്കി. യഥാക്രമം.ഈ ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകളുടെ പ്രകടനം ബട്ടൺ ഹാഫ് സെല്ലും ഫുൾ സെല്ലും ഉപയോഗിച്ച് വിലയിരുത്തി.
മുകളിലുള്ള ചിത്രം ബ്ലാങ്ക് കൺട്രോൾ ഗ്രൂപ്പിന്റെയും പരീക്ഷണ ഗ്രൂപ്പിന്റെയും ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകളുടെ വോൾട്ടമെട്രിക് കർവുകൾ കാണിക്കുന്നു.റിഡക്ഷൻ പ്രക്രിയയിൽ, EC ലായകത്തിന്റെ റിഡക്ഷൻ വിഘടനത്തിന് അനുസൃതമായി, ശൂന്യമായ ഗ്രൂപ്പിന്റെ ഇലക്ട്രോലൈറ്റിൽ 0.65v-ൽ വ്യക്തമായ ഒരു കറന്റ് പീക്ക് പ്രത്യക്ഷപ്പെട്ടതായി ഞങ്ങൾ ശ്രദ്ധിച്ചു.വിസി അഡിറ്റീവുള്ള പരീക്ഷണ ഗ്രൂപ്പിന്റെ വിഘടിപ്പിക്കൽ കറന്റ് പീക്ക് ഉയർന്ന സാധ്യതകളിലേക്ക് മാറി, ഇത് പ്രധാനമായും വിസി അഡിറ്റീവിന്റെ വിഘടന വോൾട്ടേജ് ഇസിയേക്കാൾ കൂടുതലായിരുന്നു, അതിനാൽ, വിഘടനം ആദ്യം സംഭവിച്ചു, ഇത് ഇസിയെ സംരക്ഷിച്ചു.എന്നിരുന്നാലും, LiTFSI, lifsi, littfsi അഡിറ്റീവുകൾ എന്നിവയ്‌ക്കൊപ്പം ചേർത്ത ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ വോൾട്ടമെട്രിക് കർവുകൾ ബ്ലാങ്ക് ഗ്രൂപ്പിൽ നിന്ന് കാര്യമായി വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരുന്നില്ല, ഇമിഡ് അഡിറ്റീവുകൾക്ക് ഇസി ലായകത്തിന്റെ വിഘടനം കുറയ്ക്കാൻ കഴിയില്ലെന്ന് ഇത് സൂചിപ്പിക്കുന്നു.
വ്യത്യസ്ത ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകളിലെ ഗ്രാഫൈറ്റ് ആനോഡിന്റെ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രകടനം മുകളിലുള്ള ചിത്രം കാണിക്കുന്നു.ആദ്യ ചാർജിന്റെയും ഡിസ്ചാർജിന്റെയും കാര്യക്ഷമതയിൽ നിന്ന്, ബ്ലാങ്ക് ഗ്രൂപ്പിന്റെ കൂലോംബ് കാര്യക്ഷമത 93.3% ആണ്, LiTFSI, lifsi, liftfsi എന്നിവയുള്ള ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകളുടെ ആദ്യ കാര്യക്ഷമത യഥാക്രമം 93.3%, 93.6%, 93.8% എന്നിവയാണ്.എന്നിരുന്നാലും, വിസി അഡിറ്റീവുള്ള ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകളുടെ ആദ്യ കാര്യക്ഷമത 91.5% മാത്രമാണ്, ഇത് പ്രധാനമായും ഗ്രാഫൈറ്റിന്റെ ആദ്യ ലിഥിയം ഇന്റർകലേഷൻ സമയത്ത്, ഗ്രാഫൈറ്റ് ആനോഡിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ വിസി വിഘടിപ്പിക്കുകയും കൂടുതൽ ലി ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
SEI ഫിലിമിന്റെ ഘടന അയോണിക് ചാലകതയിൽ വലിയ സ്വാധീനം ചെലുത്തും, തുടർന്ന് Li ion ബാറ്ററിയുടെ നിരക്ക് പ്രകടനത്തെ ബാധിക്കും.നിരക്ക് പ്രകടന പരിശോധനയിൽ, ഉയർന്ന കറന്റ് ഡിസ്ചാർജിൽ മറ്റ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകളെ അപേക്ഷിച്ച് ലിഫ്സി, ലിഫ്റ്റ്ഫ്സി അഡിറ്റീവുകളുള്ള ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന് അൽപ്പം കുറഞ്ഞ ശേഷിയുണ്ടെന്ന് കണ്ടെത്തി.സി / 2 സൈക്കിൾ ടെസ്റ്റിൽ, ഇമൈഡ് അഡിറ്റീവുകളുള്ള എല്ലാ ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകളുടെയും സൈക്കിൾ പ്രകടനം വളരെ സ്ഥിരതയുള്ളതാണ്, അതേസമയം വിസി അഡിറ്റീവുകളുള്ള ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകളുടെ ശേഷി കുറയുന്നു.
ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററിയുടെ ദീർഘകാല ചക്രത്തിൽ ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ സ്ഥിരത വിലയിരുത്തുന്നതിനായി, VARVARA sharova, ബട്ടൺ സെല്ലിനൊപ്പം LiFePO4 / ഗ്രാഫൈറ്റ് ഫുൾ സെല്ലും തയ്യാറാക്കി, കൂടാതെ 20 ℃, 40 ℃ എന്നിവയിൽ വ്യത്യസ്ത അഡിറ്റീവുകളുള്ള ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ സൈക്കിൾ പ്രകടനം വിലയിരുത്തി.മൂല്യനിർണ്ണയ ഫലങ്ങൾ ചുവടെയുള്ള പട്ടികയിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.LiTFSI അഡിറ്റീവുള്ള ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ കാര്യക്ഷമത ആദ്യമായി VC അഡിറ്റീവിനേക്കാൾ വളരെ കൂടുതലാണെന്നും 20 ℃ ലെ സൈക്ലിംഗ് പ്രകടനം അതിലും വലുതാണെന്നും പട്ടികയിൽ നിന്ന് കാണാൻ കഴിയും.LiTFSI അഡിറ്റീവോടുകൂടിയ ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ ശേഷി നിലനിർത്തൽ നിരക്ക് 600 സൈക്കിളുകൾക്ക് ശേഷം 98.1% ആണ്, അതേസമയം VC അഡിറ്റീവുള്ള ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ ശേഷി നിലനിർത്തൽ നിരക്ക് 79.6% മാത്രമാണ്.എന്നിരുന്നാലും, ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് 40 ℃-ൽ സൈക്കിൾ ചെയ്യുമ്പോൾ ഈ ഗുണം അപ്രത്യക്ഷമാകുന്നു, കൂടാതെ എല്ലാ ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകൾക്കും സമാനമായ സൈക്ലിംഗ് പ്രകടനമുണ്ട്.
മേൽപ്പറഞ്ഞ വിശകലനത്തിൽ നിന്ന്, ലിഥിയം ഇമൈഡ് ഉപ്പ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് അഡിറ്റീവായി ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററിയുടെ സൈക്കിൾ പ്രകടനം ഗണ്യമായി മെച്ചപ്പെടുത്താൻ കഴിയുമെന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടുള്ള കാര്യമല്ല.ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളിലെ LiTFSI പോലുള്ള അഡിറ്റീവുകളുടെ പ്രവർത്തന സംവിധാനം പഠിക്കുന്നതിനായി, VARVARA sharova, XPS വഴി വിവിധ ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകളിൽ ഗ്രാഫൈറ്റ് ആനോഡിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ രൂപംകൊണ്ട SEI ഫിലിമിന്റെ ഘടന വിശകലനം ചെയ്തു.ആദ്യത്തെയും 50-ാമത്തെയും സൈക്കിളുകൾക്ക് ശേഷം ഗ്രാഫൈറ്റ് ആനോഡിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ രൂപംകൊണ്ട SEI ഫിലിമിന്റെ XPS വിശകലന ഫലങ്ങൾ ഇനിപ്പറയുന്ന ചിത്രം കാണിക്കുന്നു.LiTFSI അഡിറ്റീവുള്ള ഇലക്ട്രോലൈറ്റിൽ രൂപംകൊണ്ട SEI ഫിലിമിലെ LIF ഉള്ളടക്കം VC അഡിറ്റീവുള്ള ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റിനേക്കാൾ വളരെ കൂടുതലാണെന്ന് കാണാൻ കഴിയും.SEI ഫിലിമിന്റെ ഘടനയെക്കുറിച്ചുള്ള കൂടുതൽ അളവ് വിശകലനം കാണിക്കുന്നത്, SEI ഫിലിമിലെ LIF ഉള്ളടക്കത്തിന്റെ ക്രമം, ആദ്യ സൈക്കിളിന് ശേഷം lifsi > liftfsi > LiTFSI > VC > ബ്ലാങ്ക് ഗ്രൂപ്പ് ആണെന്നാണ്, എന്നാൽ ആദ്യ ചാർജിന് ശേഷം SEI ഫിലിം മാറ്റാനാകില്ല.50 സൈക്കിളുകൾക്ക് ശേഷം, lifsi, liftfsi ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് എന്നിവയിലെ SEI ഫിലിമിന്റെ LIF ഉള്ളടക്കം യഥാക്രമം 12%, 43% കുറഞ്ഞു, അതേസമയം LiTFSI-യോടൊപ്പം ചേർത്ത ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ LIF ഉള്ളടക്കം 9% വർദ്ധിച്ചു.
പൊതുവേ, SEI മെംബ്രണിന്റെ ഘടനയെ രണ്ട് പാളികളായി തിരിച്ചിരിക്കുന്നുവെന്ന് ഞങ്ങൾ കരുതുന്നു: ആന്തരിക അജൈവ പാളിയും ബാഹ്യ ഓർഗാനിക് പാളിയും.അജൈവ പാളി പ്രധാനമായും LIF, Li2CO3 എന്നിവയും മറ്റ് അജൈവ ഘടകങ്ങളും ചേർന്നതാണ്, അവയ്ക്ക് മികച്ച ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രകടനവും ഉയർന്ന അയോണിക് ചാലകതയും ഉണ്ട്.ബാഹ്യ ഓർഗാനിക് പാളി പ്രധാനമായും പോറസ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് വിഘടിപ്പിക്കലും പോളിമറൈസേഷൻ ഉൽപ്പന്നങ്ങളായ റോക്കോ2ലി, പിഇഒ എന്നിവയും ചേർന്നതാണ്, ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന് ശക്തമായ സംരക്ഷണമില്ല, അതിനാൽ, എസ്ഇഐ മെംബ്രണിൽ കൂടുതൽ അജൈവ ഘടകങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുമെന്ന് ഞങ്ങൾ പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു.Imide അഡിറ്റീവുകൾക്ക് SEI മെംബ്രണിലേക്ക് കൂടുതൽ അജൈവ LIF ഘടകങ്ങൾ കൊണ്ടുവരാൻ കഴിയും, ഇത് SEI മെംബ്രണിന്റെ ഘടനയെ കൂടുതൽ സുസ്ഥിരമാക്കുന്നു, ബാറ്ററി സൈക്കിൾ പ്രക്രിയയിൽ ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് വിഘടനം തടയാനും Li ഉപഭോഗം കുറയ്ക്കാനും ബാറ്ററിയുടെ സൈക്കിൾ പ്രകടനം ഗണ്യമായി മെച്ചപ്പെടുത്താനും കഴിയും.
ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് അഡിറ്റീവുകൾ എന്ന നിലയിൽ, പ്രത്യേകിച്ച് LiTFSI അഡിറ്റീവുകൾ, ഇമൈഡ് ലിഥിയം ലവണങ്ങൾ ബാറ്ററിയുടെ സൈക്കിൾ പ്രകടനം ഗണ്യമായി മെച്ചപ്പെടുത്തും.ഗ്രാഫൈറ്റ് ആനോഡിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ രൂപംകൊണ്ട SEI ഫിലിമിന് കൂടുതൽ LIF, കനം കുറഞ്ഞതും കൂടുതൽ സ്ഥിരതയുള്ളതുമായ SEI ഫിലിം ഉണ്ട്, ഇത് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ വിഘടനം കുറയ്ക്കുകയും ഇന്റർഫേസ് പ്രതിരോധം കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു എന്നതാണ് ഇതിന് പ്രധാനമായും കാരണം.എന്നിരുന്നാലും, നിലവിലെ പരീക്ഷണാത്മക ഡാറ്റയിൽ നിന്ന്, LiTFSI അഡിറ്റീവ് ഊഷ്മാവിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നതിന് കൂടുതൽ അനുയോജ്യമാണ്.40 ℃, LiTFSI അഡിറ്റീവിന് VC അഡിറ്റീവിനേക്കാൾ വ്യക്തമായ നേട്ടമില്ല.
പോസ്റ്റ് സമയം: ഏപ്രിൽ-15-2021