Chanzo: kiongozi mpya wa nishati, by
Muhtasari: kwa sasa, chumvi za lithiamu katika elektroliti ya betri ya lithiamu-ioni ya kibiashara ni LiPF6 na LiPF6 zimetoa utendaji bora wa elektroliti, lakini LiPF6 ina uthabiti duni wa mafuta na kemikali, na ni nyeti sana kwa maji.
Kwa sasa, chumvi za lithiamu katika elektroliti ya betri ya lithiamu-ioni ya kibiashara ni LiPF6 na LiPF6 zimetoa utendaji bora wa elektroliti.Hata hivyo, LiPF6 ina uthabiti duni wa joto na kemikali, na ni nyeti sana kwa maji.Chini ya hatua ya kiasi kidogo cha H2O, vitu vya asidi kama vile HF vitaharibiwa, na kisha nyenzo nzuri zitaharibiwa, na vipengele vya chuma vya mpito vitafutwa, na uso wa electrode hasi itahamishwa ili kuharibu filamu ya SEI. , Matokeo yanaonyesha kuwa filamu ya SEI inaendelea kukua, ambayo inasababisha kupungua kwa kuendelea kwa uwezo wa betri za lithiamu-ion.
Ili kuondokana na matatizo haya, watu wametumaini kwamba chumvi za lithiamu ya imide na H2O imara zaidi na utulivu bora wa mafuta na kemikali, kama vile chumvi za lithiamu kama vile LiTFSI, lifsi na liftfsi, hupunguzwa na sababu za gharama na anions ya chumvi za lithiamu. kama vile LiTFSI haiwezi kutatuliwa kwa kutu ya Al foil, n.k., LiTFSI lithiamu chumvi haijatumika katika mazoezi.Hivi majuzi, VARVARA sharova ya maabara ya HIU ya Ujerumani imepata njia mpya ya uwekaji wa imide ya chumvi za lithiamu kama viungio vya elektroliti.
Uwezo mdogo wa electrode hasi ya grafiti katika betri ya Li-ion itasababisha mtengano wa elektroliti kwenye uso wake, na kutengeneza safu ya kupitisha, ambayo inaitwa filamu ya SEI.Filamu ya SEI inaweza kuzuia elektroliti kutoka kwa mtengano kwenye uso hasi, kwa hivyo uthabiti wa filamu ya SEI una ushawishi muhimu juu ya uthabiti wa mzunguko wa betri za lithiamu-ion.Ingawa chumvi za lithiamu kama vile LiTFSI haziwezi kutumika kama solute ya elektroliti ya kibiashara kwa muda, imetumika kama viungio na imepata matokeo mazuri sana.Jaribio la sharova la VARVARA liligundua kuwa kuongeza 2wt% LiTFSI katika elektroliti kunaweza kuboresha utendakazi wa mzunguko wa lifepo4/grafiti ya betri: mizunguko 600 kwa 20 ℃ na kupungua kwa uwezo ni chini ya 2%.Katika kikundi cha kudhibiti, elektroliti yenye nyongeza ya VC 2wt% huongezwa.Chini ya hali hiyo hiyo, kupungua kwa uwezo wa betri hufikia karibu 20%.
Ili kuthibitisha athari za viungio tofauti kwenye utendaji wa betri za lithiamu-ioni, kikundi tupu lp30 (EC: DMC = 1: 1) bila nyongeza na kikundi cha majaribio na VC, LiTFSI, lifsi na liftfsi kilitayarishwa na varvarvara sharova. kwa mtiririko huo.Utendaji wa elektroliti hizi ulitathminiwa na kitufe cha nusu ya seli na seli kamili.
Kielelezo hapo juu kinaonyesha mikunjo ya voltammetric ya elektroliti za kikundi tupu cha udhibiti na kikundi cha majaribio.Wakati wa mchakato wa kupunguza, tuliona kwamba kilele cha wazi cha sasa kilionekana katika elektroliti ya kikundi tupu karibu 0.65v, sambamba na kupunguzwa kwa mtengano wa kutengenezea EC.Kilele cha sasa cha mtengano cha kikundi cha majaribio na kiongeza cha VC kilihamishiwa kwa uwezo wa juu, ambayo ilikuwa hasa kwa sababu voltage ya mtengano ya kiongezi cha VC ilikuwa ya juu kuliko ile ya EC, Kwa hiyo, mtengano ulitokea kwanza, ambao ulilinda EC.Hata hivyo, mikondo ya voltammetric ya elektroliti iliyoongezwa na viungio vya LiTFSI, lifsi na littfsi haikuwa tofauti sana na ile ya kundi tupu, ambayo ilionyesha kuwa viungio vya imide havikuweza kupunguza mtengano wa kutengenezea EC.
Takwimu hapo juu inaonyesha utendaji wa kieletroniki wa anodi ya grafiti katika elektroliti tofauti.Kutoka kwa ufanisi wa malipo ya kwanza na kutokwa, ufanisi wa coulomb wa kikundi tupu ni 93.3%, ufanisi wa kwanza wa electrolytes na LiTFSI, lifsi na liftfsi ni 93.3%, 93.6% na 93.8%, kwa mtiririko huo.Walakini, ufanisi wa kwanza wa elektroliti zilizo na kiongeza cha VC ni 91.5% tu, ambayo ni kwa sababu wakati wa mwingiliano wa kwanza wa lithiamu ya grafiti, VC hutengana juu ya uso wa anode ya grafiti na hutumia Li zaidi.
Muundo wa filamu ya SEI utakuwa na ushawishi mkubwa kwenye upitishaji wa ioni, na kisha kuathiri utendaji wa kiwango cha betri ya Li ion.Katika mtihani wa utendaji wa kiwango, imegunduliwa kuwa elektroliti iliyo na lifsi na viongeza vya lifti ina uwezo wa chini kidogo kuliko elektroliti zingine katika kutokwa kwa juu kwa sasa.Katika mtihani wa mzunguko wa C / 2, utendaji wa mzunguko wa elektroliti zote zilizo na viongeza vya imide ni thabiti sana, wakati uwezo wa elektroliti zilizo na viongeza vya VC hupungua.
Ili kutathmini uthabiti wa elektroliti katika mzunguko wa muda mrefu wa betri ya lithiamu-ioni, VARVARA sharova pia ilitayarisha seli kamili ya LiFePO4 / grafiti na seli ya kifungo, na kutathmini utendaji wa mzunguko wa elektroliti na viungio tofauti katika 20 ℃ na 40 ℃.Matokeo ya tathmini yanaonyeshwa kwenye jedwali hapa chini.Inaweza kuonekana kutoka kwa jedwali kwamba ufanisi wa elektroliti iliyo na nyongeza ya LiTFSI ni ya juu sana kuliko ile iliyo na kiongezi cha VC kwa mara ya kwanza, na utendaji wa baiskeli saa 20 ℃ ni mkubwa zaidi.Kiwango cha kuhifadhi uwezo wa elektroliti yenye kiongezi cha LiTFSI ni 98.1% baada ya mizunguko 600, wakati kiwango cha kuhifadhi uwezo wa elektroliti yenye kiongezi cha VC ni 79.6% tu.Hata hivyo, faida hii hutoweka wakati elektroliti inapozungushwa kwenye 40 ℃, na elektroliti zote zina utendaji sawa wa baiskeli.
Kutokana na uchanganuzi ulio hapo juu, si vigumu kuona kwamba utendakazi wa mzunguko wa betri ya lithiamu-ioni unaweza kuboreshwa kwa kiasi kikubwa wakati chumvi ya lithiamu imide inatumiwa kama kiongezi cha elektroliti.Ili kusoma utaratibu wa utendaji wa viungio kama vile LiTFSI katika betri za lithiamu-ioni, VARVARA sharova ilichanganua muundo wa filamu ya SEI iliyoundwa kwenye uso wa anodi ya grafiti katika elektroliti tofauti na XPS.Kielelezo kifuatacho kinaonyesha matokeo ya uchambuzi wa XPS wa filamu ya SEI iliyoundwa kwenye uso wa anodi ya grafiti baada ya mzunguko wa kwanza na wa 50.Inaweza kuonekana kuwa yaliyomo kwenye LIF katika filamu ya SEI iliyoundwa katika elektroliti yenye nyongeza ya LiTFSI ni ya juu sana kuliko ile ya elektroliti iliyo na nyongeza ya VC.Uchambuzi zaidi wa kiasi cha utunzi wa filamu ya SEI unaonyesha kuwa mpangilio wa maudhui ya LIF katika filamu ya SEI ni lifsi > liftfsi > LiTFSI > VC > kundi tupu baada ya mzunguko wa kwanza, lakini filamu ya SEI haiwezi kubadilika baada ya malipo ya kwanza.Baada ya mizunguko 50, maudhui ya LIF ya filamu ya SEI katika lifsi na elektroliti ya liftfsi yalipungua kwa 12% na 43%, mtawaliwa, huku yaliyomo kwenye LIF ya elektroliti iliyoongezwa na LiTFSI iliongezeka kwa 9%.
Kwa ujumla, tunafikiri kwamba muundo wa utando wa SEI umegawanywa katika tabaka mbili: safu ya isokaboni ya ndani na safu ya nje ya kikaboni.Safu ya isokaboni inaundwa hasa na LIF, Li2CO3 na vijenzi vingine isokaboni, ambavyo vina utendaji bora wa kielektroniki na upitishaji wa juu wa ioni.Safu ya kikaboni ya nje inaundwa na mtengano wa elektroliti vinyweleo na bidhaa za upolimishaji, kama vile roco2li, PEO na kadhalika, ambayo haina ulinzi mkali wa elektroliti, Kwa hivyo, tunatumai kuwa utando wa SEI una vifaa zaidi vya isokaboni.Viungio vya Imide vinaweza kuleta vipengele zaidi vya isokaboni vya LIF kwenye utando wa SEI, ambao hufanya muundo wa utando wa SEI kuwa thabiti zaidi, unaweza kuzuia vyema mtengano wa elektroliti katika mchakato wa mzunguko wa betri, kupunguza matumizi ya Li, na kuboresha kwa kiasi kikubwa utendaji wa mzunguko wa betri.
Kama viungio vya elektroliti, hasa viungio vya LiTFSI, kuiga chumvi za lithiamu kunaweza kuboresha kwa kiasi kikubwa utendakazi wa mzunguko wa betri.Hii ni hasa kutokana na ukweli kwamba filamu ya SEI inayoundwa juu ya uso wa anode ya grafiti ina LIF zaidi, nyembamba na imara zaidi ya SEI filamu, ambayo inapunguza mtengano wa electrolyte na inapunguza upinzani wa interface.Hata hivyo, kutokana na data ya sasa ya majaribio, nyongeza ya LiTFSI inafaa zaidi kwa matumizi kwenye halijoto ya kawaida.Katika 40 ℃, kiongezi cha LiTFSI hakina faida dhahiri zaidi ya kiongezi cha VC.
Muda wa kutuma: Apr-15-2021