स्रोत: नई ऊर्जा नेता, द्वारा
सार: वर्तमान में, वाणिज्यिक लिथियम-आयन बैटरी इलेक्ट्रोलाइट में लिथियम लवण मुख्य रूप से LiPF6 और LiPF6 हैं, जिन्होंने इलेक्ट्रोलाइट को उत्कृष्ट विद्युत रासायनिक प्रदर्शन दिया है, लेकिन LiPF6 में थर्मल और रासायनिक स्थिरता खराब है, और यह पानी के प्रति बहुत संवेदनशील है।
वर्तमान में, वाणिज्यिक लिथियम-आयन बैटरी इलेक्ट्रोलाइट में लिथियम लवण मुख्य रूप से LiPF6 और LiPF6 हैं जिन्होंने इलेक्ट्रोलाइट को उत्कृष्ट विद्युत रासायनिक प्रदर्शन दिया है।हालांकि, LiPF6 में खराब तापीय और रासायनिक स्थिरता है, और यह पानी के प्रति बहुत संवेदनशील है।एच 2 ओ की एक छोटी मात्रा की कार्रवाई के तहत, एचएफ जैसे एसिड पदार्थ विघटित हो जाएंगे, और फिर सकारात्मक सामग्री खराब हो जाएगी, और संक्रमण धातु तत्व भंग हो जाएंगे, और एसईआई फिल्म को नष्ट करने के लिए नकारात्मक इलेक्ट्रोड की सतह माइग्रेट की जाएगी , परिणाम बताते हैं कि एसईआई फिल्म का विकास जारी है, जिससे लिथियम-आयन बैटरी की क्षमता में लगातार गिरावट आती है।
इन समस्याओं को दूर करने के लिए, लोगों ने उम्मीद की है कि अधिक स्थिर एच 2 ओ और बेहतर थर्मल और रासायनिक स्थिरता के साथ इमाइड के लिथियम लवण, जैसे कि लीटीएफएसआई, लाइफसी और लिफ्टफसी जैसे लिथियम लवण, लागत कारकों और लिथियम लवण के आयनों द्वारा सीमित हैं। जैसे कि LiTFSI को Al पन्नी के क्षरण के लिए हल नहीं किया जा सकता है, LiTFSI लिथियम नमक व्यवहार में लागू नहीं किया गया है।हाल ही में, जर्मन HIU प्रयोगशाला के वरवारा शारोवा ने इलेक्ट्रोलाइट एडिटिव्स के रूप में इमाइड लिथियम लवण के अनुप्रयोग के लिए एक नया तरीका खोजा है।
ली-आयन बैटरी में ग्रेफाइट नकारात्मक इलेक्ट्रोड की कम क्षमता इसकी सतह पर इलेक्ट्रोलाइट के अपघटन की ओर ले जाएगी, जिससे निष्क्रियता परत बन जाएगी, जिसे एसईआई फिल्म कहा जाता है।एसईआई फिल्म इलेक्ट्रोलाइट को नकारात्मक सतह पर अपघटन से रोक सकती है, इसलिए एसईआई फिल्म की स्थिरता का लिथियम-आयन बैटरी के चक्र स्थिरता पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।हालांकि LiTFSI जैसे लिथियम साल्ट को कुछ समय के लिए व्यावसायिक इलेक्ट्रोलाइट के विलेय के रूप में इस्तेमाल नहीं किया जा सकता है, लेकिन इसे एडिटिव्स के रूप में इस्तेमाल किया गया है और इसने बहुत अच्छे परिणाम प्राप्त किए हैं।वरवारा शारोवा प्रयोग में पाया गया कि इलेक्ट्रोलाइट में 2wt% LiTFSI जोड़ने से लाइफपो4/ग्रेफाइट बैटरी के चक्र प्रदर्शन में प्रभावी ढंग से सुधार हो सकता है: 20 ℃ पर 600 चक्र और क्षमता में गिरावट 2% से कम है।नियंत्रण समूह में, 2wt% VC एडिटिव वाला इलेक्ट्रोलाइट जोड़ा जाता है।उसी स्थिति में, बैटरी की क्षमता में गिरावट लगभग 20% तक पहुँच जाती है।
लिथियम-आयन बैटरी के प्रदर्शन पर विभिन्न एडिटिव्स के प्रभाव को सत्यापित करने के लिए, रिक्त समूह lp30 (EC: DMC = 1: 1) एडिटिव्स के बिना और VC, LiTFSI, lifsi और लिफ्टfsi के साथ प्रायोगिक समूह varvarvara Sharova द्वारा तैयार किए गए थे। क्रमश।बटन हाफ सेल और फुल सेल द्वारा इन इलेक्ट्रोलाइट्स के प्रदर्शन का मूल्यांकन किया गया था।
उपरोक्त आंकड़ा रिक्त नियंत्रण समूह और प्रयोगात्मक समूह के इलेक्ट्रोलाइट्स के वोल्टमैट्रिक वक्र दिखाता है।कटौती प्रक्रिया के दौरान, हमने देखा कि ईसी विलायक के अपघटन अपघटन के अनुरूप लगभग 0.65v पर रिक्त समूह के इलेक्ट्रोलाइट में एक स्पष्ट वर्तमान शिखर दिखाई दिया।वीसी एडिटिव के साथ प्रायोगिक समूह का अपघटन वर्तमान शिखर उच्च क्षमता में स्थानांतरित हो गया, जो मुख्य रूप से था क्योंकि वीसी एडिटिव का अपघटन वोल्टेज ईसी की तुलना में अधिक था, इसलिए, अपघटन पहले हुआ, जिसने ईसी की रक्षा की।हालाँकि, LiTFSI, lifsi और littfsi एडिटिव्स के साथ जोड़े गए इलेक्ट्रोलाइट के वोल्टामेट्रिक कर्व्स रिक्त समूह के उन लोगों से काफी अलग नहीं थे, जिन्होंने संकेत दिया कि इमाइड एडिटिव्स EC विलायक के अपघटन को कम नहीं कर सकते।
उपरोक्त आंकड़ा विभिन्न इलेक्ट्रोलाइट्स में ग्रेफाइट एनोड के विद्युत रासायनिक प्रदर्शन को दर्शाता है।पहले चार्ज और डिस्चार्ज की दक्षता से, रिक्त समूह की कूलम्ब दक्षता 93.3% है, LiTFSI, lifsi और लिफ्टfsi के साथ इलेक्ट्रोलाइट्स की पहली दक्षता क्रमशः 93.3%, 93.6% और 93.8% है।हालांकि, वीसी एडिटिव के साथ इलेक्ट्रोलाइट्स की पहली दक्षता केवल 91.5% है, जो मुख्य रूप से है क्योंकि ग्रेफाइट के पहले लिथियम इंटरकलेशन के दौरान, वीसी ग्रेफाइट एनोड की सतह पर विघटित हो जाता है और अधिक ली खपत करता है।
एसईआई फिल्म की संरचना का आयनिक चालकता पर बहुत प्रभाव पड़ेगा, और फिर ली आयन बैटरी के दर प्रदर्शन को प्रभावित करेगा।दर प्रदर्शन परीक्षण में, यह पाया गया है कि उच्च वर्तमान निर्वहन में अन्य इलेक्ट्रोलाइट्स की तुलना में लिफ्टी और लिफ्टएफएसआई एडिटिव्स के साथ इलेक्ट्रोलाइट की क्षमता थोड़ी कम होती है।सी / 2 चक्र परीक्षण में, इमाइड एडिटिव्स के साथ सभी इलेक्ट्रोलाइट्स का चक्र प्रदर्शन बहुत स्थिर है, जबकि वीसी एडिटिव्स के साथ इलेक्ट्रोलाइट्स की क्षमता कम हो जाती है।
लिथियम-आयन बैटरी के दीर्घकालिक चक्र में इलेक्ट्रोलाइट की स्थिरता का मूल्यांकन करने के लिए, VARVARA Sharova ने बटन सेल के साथ LiFePO4 / ग्रेफाइट फुल सेल भी तैयार किया, और 20 ℃ और 40 ℃ पर विभिन्न एडिटिव्स के साथ इलेक्ट्रोलाइट के चक्र प्रदर्शन का मूल्यांकन किया।मूल्यांकन के परिणाम नीचे दी गई तालिका में दिखाए गए हैं।यह तालिका से देखा जा सकता है कि LiTFSI एडिटिव के साथ इलेक्ट्रोलाइट की दक्षता पहली बार वीसी एडिटिव की तुलना में काफी अधिक है, और 20 ℃ पर साइकलिंग का प्रदर्शन और भी अधिक भारी है।LiTFSI एडिटिव के साथ इलेक्ट्रोलाइट की क्षमता प्रतिधारण दर 600 चक्रों के बाद 98.1% है, जबकि वीसी एडिटिव के साथ इलेक्ट्रोलाइट की क्षमता प्रतिधारण दर केवल 79.6% है।हालाँकि, यह लाभ तब गायब हो जाता है जब इलेक्ट्रोलाइट को 40 ℃ पर चक्रित किया जाता है, और सभी इलेक्ट्रोलाइट्स में समान चक्रीय प्रदर्शन होता है।
उपरोक्त विश्लेषण से, यह देखना मुश्किल नहीं है कि लिथियम इमाइड नमक को इलेक्ट्रोलाइट एडिटिव के रूप में उपयोग करने पर लिथियम-आयन बैटरी के चक्र प्रदर्शन में काफी सुधार हो सकता है।लिथियम-आयन बैटरी में LiTFSI जैसे एडिटिव्स की क्रिया तंत्र का अध्ययन करने के लिए, VARVARA Sharova ने XPS द्वारा विभिन्न इलेक्ट्रोलाइट्स में ग्रेफाइट एनोड की सतह पर गठित SEI फिल्म की संरचना का विश्लेषण किया।निम्नलिखित आंकड़ा पहले और 50वें चक्र के बाद ग्रेफाइट एनोड की सतह पर बनी एसईआई फिल्म के एक्सपीएस विश्लेषण परिणामों को दर्शाता है।यह देखा जा सकता है कि एलआईएफएसआई एडिटिव के साथ इलेक्ट्रोलाइट में बनने वाली एसईआई फिल्म में एलआईएफ सामग्री वीसी एडिटिव वाले इलेक्ट्रोलाइट की तुलना में काफी अधिक है।एसईआई फिल्म की संरचना के आगे मात्रात्मक विश्लेषण से पता चलता है कि एसईआई फिल्म में एलआईएफ सामग्री का क्रम पहले चक्र के बाद लाइफसी> लिफ्टफसी> एलटीएफएसआई> वीसी> खाली समूह है, लेकिन पहले चार्ज के बाद एसईआई फिल्म अपरिवर्तनीय नहीं है।50 चक्रों के बाद, लाइफ और लिफ्टफसी इलेक्ट्रोलाइट में एसईआई फिल्म की एलआईएफ सामग्री क्रमशः 12% और 43% कम हो गई, जबकि एलआईएफएसआई के साथ जोड़े गए इलेक्ट्रोलाइट की एलआईएफ सामग्री में 9% की वृद्धि हुई।
आम तौर पर, हम सोचते हैं कि एसईआई झिल्ली की संरचना को दो परतों में बांटा गया है: आंतरिक अकार्बनिक परत और बाहरी जैविक परत।अकार्बनिक परत मुख्य रूप से LIF, Li2CO3 और अन्य अकार्बनिक घटकों से बनी होती है, जिसमें बेहतर विद्युत रासायनिक प्रदर्शन और उच्च आयनिक चालकता होती है।बाहरी कार्बनिक परत मुख्य रूप से झरझरा इलेक्ट्रोलाइट अपघटन और पोलीमराइज़ेशन उत्पादों से बनी होती है, जैसे कि रोको 2ली, पीईओ और इसी तरह, जिसमें इलेक्ट्रोलाइट के लिए कोई मजबूत सुरक्षा नहीं होती है, इसलिए, हम आशा करते हैं कि एसईआई झिल्ली में अधिक अकार्बनिक घटक होते हैं।इमाइड एडिटिव्स एसईआई झिल्ली में अधिक अकार्बनिक एलआईएफ घटक ला सकते हैं, जो एसईआई झिल्ली की संरचना को और अधिक स्थिर बनाता है, बैटरी चक्र प्रक्रिया में इलेक्ट्रोलाइट अपघटन को बेहतर ढंग से रोक सकता है, ली खपत को कम कर सकता है और बैटरी के चक्र प्रदर्शन में काफी सुधार कर सकता है।
इलेक्ट्रोलाइट एडिटिव्स के रूप में, विशेष रूप से LiTFSI एडिटिव्स, इमाइड लिथियम साल्ट बैटरी के चक्र प्रदर्शन में काफी सुधार कर सकते हैं।यह मुख्य रूप से इस तथ्य के कारण है कि ग्रेफाइट एनोड की सतह पर बनने वाली एसईआई फिल्म में अधिक एलआईएफ, पतली और अधिक स्थिर एसईआई फिल्म होती है, जो इलेक्ट्रोलाइट के अपघटन को कम करती है और इंटरफ़ेस प्रतिरोध को कम करती है।हालांकि, वर्तमान प्रयोगात्मक डेटा से, लीटीएफएसआई योजक कमरे के तापमान पर उपयोग के लिए अधिक उपयुक्त है।40 ℃ पर, LiTFSI एडिटिव का VC एडिटिव पर कोई स्पष्ट लाभ नहीं है।
पोस्ट करने का समय: अप्रैल-15-2021