Fonte: novu capu di energia, da
Abstract: attualmente, i sali di litiu in l'elettroliti di a batteria di ioni di litio cummerciale sò principalmente LiPF6 è LiPF6 anu datu l'elettroliti un eccellente rendimentu elettrochimicu, ma LiPF6 hà una stabilità termica è chimica cattiva, è hè assai sensibile à l'acqua.
Attualmente, i sali di litiu in l'elettroliti di a batteria di lithium-ion cummerciale sò principalmente LiPF6 è LiPF6 anu datu l'elettroliti un eccellente rendiment elettrochimicu.Tuttavia, LiPF6 hà una stabilità termica è chimica povira, è hè assai sensibile à l'acqua.Sutta l'azzione di una piccula quantità di H2O, sustanzi àciti cum'è HF seranu decomposti, è tandu u materiale pusitivu serà corrodutu, è l'elementi di metalli di transizione seranu dissolti, è a superficia di l'elettrodu negativu serà migratu per distrughje a film SEI. , I risultati mostranu chì u filmu SEI cuntinueghja à cultivà, chì porta à a diminuzione cuntinua di a capacità di batterie di lithium-ion.
Per superà questi prublemi, a ghjente hà speratu chì i sali di litiu di imide cù H2O più stabile è una stabilità termica è chimica megliu, cum'è i sali di litiu cum'è LiTFSI, lifsi è liftfsi, sò limitati da i fatturi di costu è l'anioni di i sali di litiu. cum'è LiTFSI ùn pò esse risolta per currusioni di Al foil, etc., LiTFSI sali lithium ùn hè statu appiicata in pratica.Ricertamenti, VARVARA sharova di u laboratoriu tedescu HIU hà truvatu un novu modu per l'applicazione di salti di lithium imide cum'è additivi elettroliti.
U bassu putenziale di l'elettrodu negativu di grafite in a bateria Li-ion hà da purtà à a descomposizione di l'elettroliti nantu à a so superficia, furmendu a strata di passivazione, chì hè chjamata film SEI.A film SEI pò impedisce l'elettroliti da a descomposizione nantu à a superficia negativa, cusì a stabilità di a film SEI hà una influenza cruciale nantu à a stabilità di u ciclu di e batterie di lithium-ion.Ancu i sali di litiu, cum'è LiTFSI, ùn ponu micca esse usatu cum'è solute di l'elettrolitu cummerciale per un tempu, hè statu usatu cum'è additivi è hà ottinutu assai boni risultati.L'esperimentu VARVARA Sharova hà truvatu chì l'aghjunghje 2wt% LiTFSI in l'elettrolitu pò migliurà efficacemente u rendiment di u ciculu di a bateria lifepo4 / grafite: 600 cicli à 20 ℃ è a diminuzione di a capacità hè menu di 2%.In u gruppu di cuntrollu, l'elettrolitu cù additivu 2wt% VC hè aghjuntu.In i stessi cundizioni, a diminuzione di a capacità di a bateria righjunghji circa 20%.
Per verificà l'effettu di diversi additivi nantu à u funziunamentu di e batterie di lithium-ion, u gruppu in biancu lp30 (EC: DMC = 1: 1) senza additivi è u gruppu sperimentale cù VC, LiTFSI, lifsi è liftfsi sò stati preparati da varvarvara sharova. rispettivamente.A prestazione di questi elettroliti hè stata evaluata da mezza cellula di buttone è cellula piena.
A figura sopra mostra e curve voltametriche di l'elettroliti di u gruppu di cuntrollu in biancu è u gruppu sperimentale.Duranti u prucessu di riduzzione, avemu nutatu chì un piccu di corrente evidenti apparsu in l'elettrolitu di u gruppu in biancu à circa 0.65v, currispundenti à a descomposizione di riduzzione di solvente EC.U piccu currenti di decomposition di u gruppu spirimintali cun additivu VC spustatu à u putenziale altu, chì era principalmente perchè a tensione di descomposizione di additivu VC era più altu ch'è quellu di EC, Per quessa, a descomposizione hè accaduta prima, chì pruteghja EC.In ogni casu, e curve voltammetrici di l'elettroliti aghjuntu cù l'additivi LiTFSI, lifsi è littfsi ùn eranu micca significativamente diffirenti da quelli di u gruppu in biancu, chì indicavanu chì l'additivi imide ùn puderanu micca riduce a descomposizione di u solvente EC.
A figura sopra mostra a prestazione elettrochimica di l'anodu di grafite in diversi elettroliti.Da l'efficienza di prima carica è scaricamentu, l'efficienza coulomb di u gruppu in biancu hè 93,3%, a prima efficienza di l'elettroliti cù LiTFSI, lifsi è liftfsi sò 93,3%, 93,6% è 93,8%, rispettivamente.In ogni casu, a prima efficienza di l'elettroliti cù l'additivu VC hè solu 91,5%, chì hè principalmente perchè durante a prima intercalazione di lithium di grafite, VC si decompone nantu à a superficia di l'anodu di grafite è cunsuma più Li.
A cumpusizioni di a film SEI averà una grande influenza nantu à a conduttività ionica, è poi affetta u rendiment di a tarifa di a batteria Li ion.In a prova di prestazione di u tassu, si trova chì l'elettroliti cù l'additivi lifsi è liftfsi hà una capacità ligeramente più bassa di l'altri elettroliti in alta scarica di corrente.In a prova di u ciclu C / 2, a prestazione di u ciclu di tutti l'elettroliti cù additivi imide hè assai stabile, mentre chì a capacità di l'elettroliti cù additivi VC diminuisce.
Per valutà a stabilità di l'elettroliti in u ciculu longu di a bateria di lithium-ion, VARVARA Sharova hà ancu preparatu LiFePO4 / grafite full cell with button cell, è hà evaluatu u ciculu di l'elettroliti cù diversi additivi à 20 ℃ è 40 ℃.I risultati di a valutazione sò mostrati in a tabella sottu.Pò esse vistu da a tavula chì l'efficienza di l'elettrolitu cù l'additivu LiTFSI hè significativamente più altu ch'è quellu cù l'additivu VC per a prima volta, è a prestazione di u ciclismu à 20 ℃ hè ancu più sopravvive.U tassu di retenzioni di capacità di l'elettroliti cù additivu LiTFSI hè di 98,1% dopu à 600 cicli, mentre chì a rata di retenzioni di capacità di l'elettroliti cù additivu VC hè solu 79,6%.Tuttavia, stu vantaghju sparisce quandu l'elettroliti hè ciclatu à 40 ℃, è tutti l'elettroliti anu un rendimentu ciclicu simili.
Da l'analisi di sopra, ùn hè micca difficiule di vede chì u rendiment di u ciclu di a bateria di lithium-ion pò esse migliuratu significativamente quandu u sali di lithium imide hè utilizatu com'è additivu elettrolitu.Per studià u mecanismu d'azzione di additivi cum'è LiTFSI in batterie di lithium-ion, VARVARA Sharova analizò a cumpusizioni di film SEI furmatu nantu à a superficia di l'anodu di grafite in diversi elettroliti da XPS.A figura seguente mostra i risultati di l'analisi XPS di a film SEI furmatu nantu à a superficia di l'anodu di grafite dopu à u primu è u 50e ciculu.Pò esse vistu chì u cuntenutu LIF in a film SEI furmatu in l'elettrolitu cù additivu LiTFSI hè significativamente più altu ch'è quellu in l'elettrolitu cù additivu VC.Ulteriori analisi quantitative di a cumpusizioni di film SEI mostra chì l'ordine di cuntenutu LIF in film SEI hè lifsi> liftfsi> LiTFSI> VC> gruppu biancu dopu à u primu ciclu, ma a film SEI ùn hè micca invariable dopu a prima carica.Dopu à 50 ciculi, u cuntenutu LIF di film SEI in lifsi è liftfsi electrolyte diminuinu da 12% è 43%, rispettivamente, mentri u cuntenutu LIF di electrolyte aghjuntu cù LiTFSI cresce da 9%.
In generale, pensemu chì a struttura di a membrana SEI hè divisa in dui strati: a capa inorganica interna è a capa organica esterna.U stratu inorganicu hè cumpostu principarmenti di LIF, Li2CO3 è altri cumpunenti inorganici, chì anu un rendimentu elettrochimicu megliu è una conduttività ionica più alta.U stratu urganica esterno hè cumpostu principarmenti di descomposizioni electrolyte porous è i prudutti di polimerizazione, cum'è roco2li, PEO è cusì, chì ùn hà micca una forte prutezzione per l'elettroliti, Per quessa, speremu chì a membrana SEI cuntene più cumpunenti inorganici.L'additivi Imide ponu purtà più cumpunenti LIF inorganici à a membrana SEI, chì rende a struttura di a membrana SEI più stabile, pò megliu impedisce a descomposizione di l'elettroliti in u prucessu di ciculu di a bateria, riduce u cunsumu di Li, è migliurà significativamente u rendiment di u ciclu di a bateria.
Cum'è l'additivi elettroliti, in particulare l'additivi LiTFSI, i sali di litiu imide ponu migliurà significativamente u rendiment di u ciclu di a bateria.Stu hè soprattuttu duvuta à u fattu chì u film SEI furmatu nantu à a superficia di anodu grafite hà più LIF, thinner è più stabile SEI film, chì reduces la decomposition di electrolyte è riduce a resistenza interfaccia.Tuttavia, da i dati sperimentali attuali, l'additivu LiTFSI hè più adattatu per l'usu à a temperatura di l'ambienti.À 40 ℃, l'additivu LiTFSI ùn hà micca un vantaghju evidenti annantu à l'additivu VC.
Tempu di Postu: Apr-15-2021