स्रोत: नवीन ऊर्जा नेता, द्वारे
गोषवारा: सध्या, व्यावसायिक लिथियम-आयन बॅटरी इलेक्ट्रोलाइटमधील लिथियम क्षार मुख्यतः LiPF6 आणि LiPF6 ने इलेक्ट्रोलाइटला उत्कृष्ट इलेक्ट्रोकेमिकल कामगिरी दिली आहे, परंतु LiPF6 ची थर्मल आणि रासायनिक स्थिरता कमी आहे आणि ते पाण्यासाठी अतिशय संवेदनशील आहे.
सध्या, व्यावसायिक लिथियम-आयन बॅटरी इलेक्ट्रोलाइटमधील लिथियम क्षार मुख्यतः LiPF6 आणि LiPF6 ने इलेक्ट्रोलाइटला उत्कृष्ट इलेक्ट्रोकेमिकल कामगिरी दिली आहे.तथापि, LiPF6 ची थर्मल आणि रासायनिक स्थिरता खराब आहे, आणि ते पाण्यासाठी अतिशय संवेदनशील आहे.थोड्या प्रमाणात H2O च्या कृती अंतर्गत, HF सारख्या आम्ल पदार्थांचे विघटन केले जाईल, आणि नंतर सकारात्मक सामग्री गंजली जाईल, आणि संक्रमण धातूचे घटक विरघळले जातील, आणि नकारात्मक इलेक्ट्रोडच्या पृष्ठभागावर SEI फिल्म नष्ट करण्यासाठी स्थलांतरित केले जाईल. , परिणाम दर्शविते की SEI फिल्म सतत वाढत आहे, ज्यामुळे लिथियम-आयन बॅटरीची क्षमता सतत घटते.
या समस्यांवर मात करण्यासाठी, लोकांना आशा आहे की अधिक स्थिर H2O सह इमिडचे लिथियम क्षार आणि लिथियम क्षार जसे की LiTFSI, lifsi आणि liftfsi, लिथियम क्षारांचे प्रमाण आणि लिथियम क्षारांच्या आयनन्समुळे मर्यादित आहेत. जसे की Al Foil च्या गंज साठी LiTFSI सोडवता येत नाही इ., LiTFSI लिथियम मीठ सराव मध्ये लागू केले गेले नाही.अलीकडे, जर्मन HIU प्रयोगशाळेच्या VARVARA शारोव्हा यांनी इमिड लिथियम क्षारांचा इलेक्ट्रोलाइट अॅडिटीव्ह म्हणून वापर करण्याचा एक नवीन मार्ग शोधला आहे.
लि-आयन बॅटरीमधील ग्रेफाइट नकारात्मक इलेक्ट्रोडच्या कमी क्षमतेमुळे त्याच्या पृष्ठभागावर इलेक्ट्रोलाइटचे विघटन होऊन पॅसिव्हेशन लेयर तयार होईल, ज्याला SEI फिल्म म्हणतात.SEI फिल्म इलेक्ट्रोलाइटला नकारात्मक पृष्ठभागावर विघटन होण्यापासून रोखू शकते, म्हणून SEI फिल्मच्या स्थिरतेचा लिथियम-आयन बॅटरीच्या सायकल स्थिरतेवर महत्त्वपूर्ण प्रभाव पडतो.लिथियम लवण जसे की LiTFSI काही काळासाठी व्यावसायिक इलेक्ट्रोलाइटचे द्रावण म्हणून वापरले जाऊ शकत नसले तरी, ते ऍडिटीव्ह म्हणून वापरले गेले आहे आणि खूप चांगले परिणाम प्राप्त झाले आहेत.वरवरा शारोवा प्रयोगात असे आढळून आले की इलेक्ट्रोलाइटमध्ये 2wt% LiTFSI जोडल्याने लाइफपो4/ ग्रेफाइट बॅटरीचे सायकल कार्यप्रदर्शन प्रभावीपणे सुधारू शकते: 20 ℃ वर 600 सायकल आणि क्षमता 2% पेक्षा कमी आहे.कंट्रोल ग्रुपमध्ये, 2wt% VC ऍडिटीव्हसह इलेक्ट्रोलाइट जोडला जातो.त्याच परिस्थितीत, बॅटरीची क्षमता कमी होणे सुमारे 20% पर्यंत पोहोचते.
लिथियम-आयन बॅटरीच्या कार्यक्षमतेवर विविध ऍडिटीव्हचा प्रभाव पडताळण्यासाठी, ऍडिटीव्हशिवाय रिक्त गट lp30 (EC: DMC = 1:1) आणि VC, LiTFSI, lifsi आणि liftfsi सह प्रायोगिक गट वरवरवरा शारोवा यांनी तयार केले. अनुक्रमेया इलेक्ट्रोलाइट्सच्या कार्यक्षमतेचे मूल्यमापन बटण अर्धा सेल आणि पूर्ण सेलद्वारे केले गेले.
वरील आकृती रिक्त नियंत्रण गट आणि प्रायोगिक गटाच्या इलेक्ट्रोलाइट्सचे व्होल्टॅमेट्रिक वक्र दर्शविते.कपात प्रक्रियेदरम्यान, आमच्या लक्षात आले की रिक्त गटाच्या इलेक्ट्रोलाइटमध्ये सुमारे 0.65v वर एक स्पष्ट वर्तमान शिखर दिसून आले, जे EC सॉल्व्हेंटच्या घट विघटनाशी संबंधित आहे.व्हीसी ऍडिटीव्हसह प्रायोगिक गटाचे विघटन चालू शिखर उच्च संभाव्यतेकडे वळले, ज्याचे मुख्य कारण म्हणजे व्हीसी ऍडिटीव्हचे विघटन व्होल्टेज EC पेक्षा जास्त होते, म्हणून, विघटन प्रथम झाले, ज्याने EC संरक्षित केले.तथापि, LiTFSI, lifsi आणि littfsi ऍडिटीव्हसह जोडलेले इलेक्ट्रोलाइटचे व्होल्टॅमेट्रिक वक्र रिक्त गटापेक्षा लक्षणीय भिन्न नव्हते, जे सूचित करते की इमिड ऍडिटीव्ह EC सॉल्व्हेंटचे विघटन कमी करू शकत नाही.
वरील आकृती वेगवेगळ्या इलेक्ट्रोलाइट्समधील ग्रेफाइट एनोडची इलेक्ट्रोकेमिकल कामगिरी दर्शवते.प्रथम चार्ज आणि डिस्चार्जच्या कार्यक्षमतेवरून, रिक्त गटाची कुलॉम्ब कार्यक्षमता 93.3% आहे, LiTFSI, lifsi आणि liftfsi सह इलेक्ट्रोलाइट्सची प्रथम कार्यक्षमता अनुक्रमे 93.3%, 93.6% आणि 93.8% आहे.तथापि, VC ऍडिटीव्हसह इलेक्ट्रोलाइट्सची प्रथम कार्यक्षमता केवळ 91.5% आहे, जे मुख्यत्वे कारण आहे कारण ग्रेफाइटच्या पहिल्या लिथियम इंटरकॅलेशन दरम्यान, VC ग्रेफाइट एनोडच्या पृष्ठभागावर विघटित होते आणि अधिक ली वापरते.
SEI फिल्मच्या रचनेचा आयनिक चालकतेवर मोठा प्रभाव पडेल आणि नंतर ली आयन बॅटरीच्या रेट कामगिरीवर परिणाम होईल.दर कामगिरी चाचणीमध्ये, असे आढळून आले आहे की लिफसी आणि लिफ्टफसी ऍडिटीव्हसह इलेक्ट्रोलाइटची क्षमता उच्च विद्युत् प्रवाहातील इतर इलेक्ट्रोलाइट्सपेक्षा थोडी कमी आहे.C/2 सायकल चाचणीमध्ये, इमाइड ऍडिटीव्हसह सर्व इलेक्ट्रोलाइट्सची सायकल कामगिरी अत्यंत स्थिर असते, तर VC ऍडिटीव्हसह इलेक्ट्रोलाइट्सची क्षमता कमी होते.
लिथियम-आयन बॅटरीच्या दीर्घकालीन चक्रामध्ये इलेक्ट्रोलाइटच्या स्थिरतेचे मूल्यमापन करण्यासाठी, वरवरा शारोव्हाने बटन सेलसह LiFePO4 / ग्रेफाइट पूर्ण सेल देखील तयार केला आणि 20 ℃ आणि 40 ℃ वर वेगवेगळ्या ऍडिटीव्हसह इलेक्ट्रोलाइटच्या सायकल कार्यक्षमतेचे मूल्यांकन केले.मूल्यांकन परिणाम खालील तक्त्यामध्ये दर्शविले आहेत.हे टेबलवरून पाहिले जाऊ शकते की LiTFSI अॅडिटीव्हसह इलेक्ट्रोलाइटची कार्यक्षमता VC अॅडिटीव्हच्या तुलनेत लक्षणीयरीत्या जास्त आहे आणि 20 ℃ वर सायकलिंगची कार्यक्षमता आणखी जबरदस्त आहे.LiTFSI ऍडिटीव्हसह इलेक्ट्रोलाइटचा क्षमता धारण दर 600 चक्रांनंतर 98.1% आहे, तर VC ऍडिटीव्हसह इलेक्ट्रोलाइटचा क्षमता धारणा दर केवळ 79.6% आहे.तथापि, जेव्हा इलेक्ट्रोलाइट 40 ℃ वर सायकल चालवला जातो तेव्हा हा फायदा नाहीसा होतो आणि सर्व इलेक्ट्रोलाइट्सची सायकलिंग कामगिरी समान असते.
वरील विश्लेषणावरून, लिथियम-आयन बॅटरीचे चक्र कार्यप्रदर्शन लक्षणीयरीत्या सुधारले जाऊ शकते हे पाहणे कठीण नाही जेव्हा लिथियम इमिड मीठ इलेक्ट्रोलाइट अॅडिटीव्ह म्हणून वापरले जाते.लिथियम-आयन बॅटरीजमध्ये LiTFSI सारख्या ऍडिटीव्हच्या क्रिया पद्धतीचा अभ्यास करण्यासाठी, VARVARA शारोवा यांनी XPS द्वारे वेगवेगळ्या इलेक्ट्रोलाइट्समध्ये ग्रेफाइट एनोडच्या पृष्ठभागावर तयार झालेल्या SEI फिल्मच्या रचनेचे विश्लेषण केले.खालील आकृती पहिल्या आणि 50 व्या चक्रानंतर ग्रेफाइट एनोडच्या पृष्ठभागावर तयार झालेल्या SEI फिल्मचे XPS विश्लेषण परिणाम दर्शविते.हे पाहिले जाऊ शकते की LiTFSI ऍडिटीव्हसह इलेक्ट्रोलाइटमध्ये तयार झालेल्या SEI फिल्ममधील LIF सामग्री VC ऍडिटीव्हसह इलेक्ट्रोलाइटपेक्षा लक्षणीयरीत्या जास्त आहे.SEI फिल्मच्या रचनेचे पुढील परिमाणात्मक विश्लेषण असे दर्शविते की SEI फिल्ममधील LIF सामग्रीचा क्रम lifsi > liftfsi > LiTFSI > VC > पहिल्या चक्रानंतर रिक्त गट आहे, परंतु SEI फिल्म पहिल्या शुल्कानंतर अपरिवर्तनीय नाही.50 चक्रांनंतर, lifsi आणि liftfsi इलेक्ट्रोलाइटमधील SEI फिल्मची LIF सामग्री अनुक्रमे 12% आणि 43% कमी झाली, तर LiTFSI सह जोडलेल्या इलेक्ट्रोलाइटची LIF सामग्री 9% ने वाढली.
साधारणपणे, आम्हाला असे वाटते की SEI झिल्लीची रचना दोन स्तरांमध्ये विभागली गेली आहे: आतील अजैविक स्तर आणि बाह्य सेंद्रिय स्तर.अजैविक थर हा प्रामुख्याने LIF, Li2CO3 आणि इतर अजैविक घटकांचा बनलेला असतो, ज्याची इलेक्ट्रोकेमिकल कार्यक्षमता आणि उच्च आयनिक चालकता असते.बाह्य सेंद्रिय थर मुख्यत्वे सच्छिद्र इलेक्ट्रोलाइट विघटन आणि पॉलिमरायझेशन उत्पादनांनी बनलेला असतो, जसे की roco2li, PEO आणि यासारख्या, ज्याला इलेक्ट्रोलाइटसाठी कोणतेही मजबूत संरक्षण नसते, म्हणून, आम्ही आशा करतो की SEI झिल्लीमध्ये अधिक अजैविक घटक असतात.इमाइड अॅडिटीव्ह SEI झिल्लीमध्ये अधिक अजैविक LIF घटक आणू शकतात, ज्यामुळे SEI झिल्लीची रचना अधिक स्थिर होते, बॅटरी सायकल प्रक्रियेत इलेक्ट्रोलाइटचे विघटन अधिक चांगल्या प्रकारे रोखता येते, Li वापर कमी होते आणि बॅटरीच्या सायकल कार्यक्षमतेत लक्षणीय सुधारणा होते.
इलेक्ट्रोलाइट ऍडिटीव्ह, विशेषत: LiTFSI ऍडिटीव्ह म्हणून, इमिड लिथियम लवण बॅटरीच्या सायकल कार्यक्षमतेत लक्षणीय सुधारणा करू शकतात.हे मुख्यतः ग्रेफाइट एनोडच्या पृष्ठभागावर तयार झालेल्या SEI फिल्ममध्ये अधिक LIF, पातळ आणि अधिक स्थिर SEI फिल्म आहे, ज्यामुळे इलेक्ट्रोलाइटचे विघटन कमी होते आणि इंटरफेस प्रतिरोधकता कमी होते.तथापि, सध्याच्या प्रायोगिक डेटावरून, LiTFSI ऍडिटीव्ह खोलीच्या तपमानावर वापरण्यासाठी अधिक योग्य आहे.40 ℃ वर, LiTFSI additive चा VC additive वर कोणताही स्पष्ट फायदा नाही.
पोस्ट वेळ: एप्रिल-15-2021