මූලාශ්රය: නව බලශක්ති නායකයා, විසිනි
සාරාංශය: වර්තමානයේ, වාණිජ ලිතියම්-අයන බැටරි ඉලෙක්ට්රෝලය තුළ ඇති ලිතියම් ලවණ ප්‍රධාන වශයෙන් LiPF6 වන අතර LiPF6 විද්යුත් විච්ඡේදකයට විශිෂ්ට විද්යුත් රසායනික ක්‍රියාකාරිත්වයක් ලබා දී ඇත, නමුත් LiPF6 දුර්වල තාප හා රසායනික ස්ථායීතාවයක් ඇති අතර ජලයට ඉතා සංවේදී වේ.
වර්තමානයේ, වාණිජ ලිතියම්-අයන බැටරි ඉලෙක්ට්රෝලය තුළ ඇති ලිතියම් ලවණ ප්‍රධාන වශයෙන් LiPF6 සහ LiPF6 ඉලෙක්ට්රෝලය සඳහා විශිෂ්ට විද්යුත් රසායනික ක්‍රියාකාරිත්වයක් ලබා දී ඇත.කෙසේ වෙතත්, LiPF6 දුර්වල තාප හා රසායනික ස්ථායීතාවයක් ඇති අතර ජලයට ඉතා සංවේදී වේ.H2O කුඩා ප්‍රමාණයක ක්‍රියාකාරිත්වය යටතේ, HF වැනි අම්ල ද්‍රව්‍ය දිරාපත් වන අතර, පසුව ධනාත්මක ද්‍රව්‍ය විඛාදනයට ලක් වන අතර, සංක්‍රාන්ති ලෝහ මූලද්‍රව්‍ය විසුරුවා හරිනු ඇත, සහ SEI පටල විනාශ කිරීම සඳහා සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩයේ මතුපිට සංක්‍රමණය වේ. , ප්රතිඵල පෙන්නුම් කරන්නේ ලිතියම්-අයන බැටරිවල ධාරිතාව අඛණ්ඩව පහත වැටීමට තුඩු දෙන SEI චිත්රපටය දිගටම වර්ධනය වන බවයි.
මෙම ගැටළු මඟහරවා ගැනීම සඳහා, ලිතියම් ලවණ වන LiTFSI, lifsi සහ liftfsi වැනි වඩා ස්ථායී H2O සහ වඩා හොඳ තාප හා රසායනික ස්ථායීතාවයක් සහිත imide හි ලිතියම් ලවණ පිරිවැය සාධක සහ ලිතියම් ලවණවල ඇනායන මගින් සීමා කරනු ලැබේ. LiTFSI වැනි Al foil වල විඛාදනය සඳහා විසඳිය නොහැක, LiTFSI ලිතියම් ලුණු ප්‍රායෝගිකව යොදවා නොමැත.මෑතකදී, ජර්මානු HIU රසායනාගාරයේ VARVARA sharova ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් ආකලන ලෙස imide lithium ලවණ යෙදීම සඳහා නව ක්‍රමයක් සොයාගෙන ඇත.
Li-ion බැටරියේ ඇති ග්‍රැෆයිට් සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩයේ අඩු විභවය එහි මතුපිට ඇති විද්යුත් විච්ඡේදනයට තුඩු දෙනු ඇත, උදාසීන ස්තරය සාදයි, එය SEI පටල ලෙස හැඳින්වේ.SEI පටලයට සෘණ පෘෂ්ඨය මත ඉලෙක්ට්රෝලය වියෝජනය වීම වැළැක්විය හැක, එබැවින් SEI චිත්‍රපටයේ ස්ථායිතාව ලිතියම්-අයන බැටරිවල චක්‍ර ස්ථායීතාවයට තීරණාත්මක බලපෑමක් ඇති කරයි.LiTFSI වැනි ලිතියම් ලවණ ටික කලකට වාණිජ ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් ද්‍රාවකයක් ලෙස භාවිතා කළ නොහැකි වුවද, එය ආකලන ලෙස භාවිතා කර ඉතා හොඳ ප්රතිඵල ලබා ඇත.VARVARA sharova අත්හදා බැලීමේදී ඉලෙක්ට්රෝලය තුළ 2wt% LiTFSI එකතු කිරීමෙන් lifepo4/ මිනිරන් බැටරියේ චක්‍ර ක්‍රියාකාරිත්වය ඵලදායි ලෙස වැඩිදියුණු කළ හැකි බව සොයාගෙන ඇත: 20 ℃ දී චක්‍ර 600 ක් සහ ධාරිතාව අඩුවීම 2% ට වඩා අඩුය.පාලන කණ්ඩායම තුළ, 2wt% VC ආකලන සහිත ඉලෙක්ට්රෝලය එකතු කරනු ලැබේ.එකම කොන්දේසි යටතේ, බැටරියේ ධාරිතාව අඩුවීම 20% පමණ වේ.
ලිතියම්-අයන බැටරිවල ක්‍රියාකාරිත්වයට විවිධ ආකලනවල බලපෑම තහවුරු කිරීම සඳහා, ආකලන නොමැතිව හිස් කණ්ඩායම lp30 (EC: DMC = 1: 1) සහ VC, LiTFSI, lifsi සහ liftfsi සමඟ පර්යේෂණාත්මක කණ්ඩායම varvarvara sharova විසින් සකස් කරන ලදී. පිළිවෙලින්.මෙම විද්යුත් විච්ඡේදකවල ක්‍රියාකාරීත්වය බොත්තම් අර්ධ සෛලය සහ සම්පූර්ණ සෛලය මගින් ඇගයීමට ලක් කරන ලදී.
ඉහත රූපයේ දැක්වෙන්නේ හිස් පාලන කාණ්ඩයේ සහ පර්යේෂණාත්මක කාණ්ඩයේ ඉලෙක්ට්‍රෝටේට් වල වෝල්ටමිතික වක්‍ර ය.අඩු කිරීමේ ක්‍රියාවලියේදී, EC ද්‍රාවකයේ අඩු කිරීමේ වියෝජනයට අනුරූපව 0.65v පමණ වන විට හිස් කාණ්ඩයේ ඉලෙක්ට්රෝලය තුළ පැහැදිලි ධාරා උච්චයක් දිස්වන බව අපි දුටුවෙමු.VC ආකලන සමඟ පර්යේෂණාත්මක කණ්ඩායමේ වියෝජන ධාරා උච්චය ඉහළ විභවය වෙත මාරු විය, එයට ප්‍රධාන වශයෙන් VC ආකලනවල වියෝජන වෝල්ටීයතාවය EC ට වඩා වැඩි බැවින්, වියෝජනය පළමුව සිදු වූ අතර එය EC ආරක්ෂා කළේය.කෙසේ වෙතත්, LiTFSI, lifsi සහ littfsi ආකලන සමඟ එකතු කරන ලද ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් වල වෝල්ටමිතික වක්‍ර හිස් කාණ්ඩයේ ඒවාට වඩා සැලකිය යුතු ලෙස වෙනස් නොවීය, එයින් පෙන්නුම් කළේ imide ආකලනවලට EC ද්‍රාවකයේ වියෝජනය අඩු කළ නොහැකි බවයි.
ඉහත රූපයේ දැක්වෙන්නේ විවිධ විද්යුත් විච්ඡේදකවල ග්‍රැෆයිට් ඇනෝඩයේ විද්යුත් රසායනික ක්‍රියාකාරිත්වයයි.පළමු ආරෝපණයේ සහ විසර්ජනයේ කාර්යක්ෂමතාවයෙන්, හිස් කාණ්ඩයේ coulomb කාර්යක්ෂමතාව 93.3% වේ, LiTFSI, lifsi සහ liftfsi සමඟ ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් වල පළමු කාර්යක්ෂමතාව පිළිවෙලින් 93.3%, 93.6% සහ 93.8% වේ.කෙසේ වෙතත්, VC ආකලන සහිත විද්යුත් විච්ඡේදකවල පළමු කාර්යක්ෂමතාවය 91.5%ක් පමණක් වන අතර, එයට ප්‍රධාන වශයෙන් හේතුව වන්නේ ග්‍රැෆයිට් වල පළමු ලිතියම් අන්තර් ක්‍රියාවලියේදී VC ග්‍රැෆයිට් ඇනෝඩයේ මතුපිට දිරාපත් වී වැඩි Li පරිභෝජනය කිරීමයි.
SEI පටලයේ සංයුතිය අයනික සන්නායකතාවයට විශාල බලපෑමක් ඇති කරයි, පසුව Li අයන බැටරියේ අනුපාත ක්‍රියාකාරිත්වයට බලපායි.අනුපාත කාර්ය සාධන පරීක්ෂණයේ දී, lifsi සහ liftfsi ආකලන සහිත ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් ඉහළ ධාරා විසර්ජනයකදී අනෙකුත් ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් වලට වඩා තරමක් අඩු ධාරිතාවක් ඇති බව සොයාගෙන ඇත.C / 2 චක්‍ර පරීක්ෂාවේදී, ඉමිඩ් ආකලන සහිත සියලුම විද්යුත් විච්ඡේදකවල චක්‍රීය ක්‍රියාකාරිත්වය ඉතා ස්ථායී වන අතර VC ආකලන සහිත විද්යුත් විච්ඡේදකවල ධාරිතාව අඩු වේ.
ලිතියම්-අයන බැටරියේ දිගු කාලීන චක්‍රයේ ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් වල ස්ථායීතාවය තක්සේරු කිරීම සඳහා, VARVARA sharova විසින් LiFePO4 / මිනිරන් සම්පූර්ණ සෛලය බොත්තම් සෛලය සමඟ සකස් කරන ලද අතර 20 ℃ සහ 40 ℃ වලදී විවිධ ආකලන සහිත ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් චක්‍රීය ක්‍රියාකාරිත්වය ඇගයීමට ලක් කළේය.ඇගයීම් ප්රතිඵල පහත වගුවේ දක්වා ඇත.LiTFSI ආකලන සහිත විද්යුත් විච්ඡේදකයේ කාර්යක්ෂමතාවය VC ආකලන ප්‍රථම වතාවට වඩා සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි බවත්, 20 ℃ හි පාපැදි ක්‍රියාකාරිත්වය ඊටත් වඩා අතිමහත් බවත් වගුවෙන් දැකගත හැකිය.LiTFSI ආකලන සහිත විද්යුත් විච්ඡේදකයේ ධාරිතා රඳවා ගැනීමේ අනුපාතය චක්‍ර 600කට පසු 98.1% වන අතර VC ආකලන සහිත විද්යුත් විච්ඡේදකයේ ධාරිතාව රඳවා ගැනීමේ අනුපාතය 79.6%ක් පමණි.කෙසේ වෙතත්, විද්යුත් විච්ඡේදකය 40 ℃ දී චක්‍රීය කළ විට මෙම වාසිය අතුරුදහන් වන අතර, සියලුම ඉලෙක්ට්‍රෝලයට් සමාන පාපැදි කාර්ය සාධනයක් ඇත.
ඉහත විශ්ලේෂණයෙන්, ලිතියම් ඉමයිඩ් ලුණු ඉලෙක්ට්රෝලය ආකලන ලෙස භාවිතා කරන විට ලිතියම්-අයන බැටරියේ චක්‍රීය ක්‍රියාකාරිත්වය සැලකිය යුතු ලෙස වැඩිදියුණු කළ හැකි බව දැකීම අපහසු නොවේ.ලිතියම්-අයන බැටරිවල LiTFSI වැනි ආකලනවල ක්‍රියාකාරී යාන්ත්‍රණය අධ්‍යයනය කිරීම සඳහා, VARVARA sharova විසින් XPS මගින් විවිධ ඉලෙක්ට්‍රෝටේට් වල ග්‍රැෆයිට් ඇනෝඩයේ මතුපිට ඇති SEI පටලයේ සංයුතිය විශ්ලේෂණය කරන ලදී.පහත රූපයේ දැක්වෙන්නේ පළමු සහ 50 වැනි චක්‍රවලින් පසු ග්‍රැෆයිට් ඇනෝඩයේ මතුපිට ඇති වූ SEI පටලයේ XPS විශ්ලේෂණ ප්‍රතිඵලය.LiTFSI ආකලන සහිත විද්යුත් විච්ඡේදකයේ පිහිටුවා ඇති SEI චිත්‍රපටයේ LIF අන්තර්ගතය VC ආකලන සහිත විද්යුත් විච්ඡේදකයට වඩා සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි බව දැකිය හැකිය.SEI චිත්‍රපටයේ සංයුතිය පිළිබඳ වැඩිදුර ප්‍රමාණාත්මක විශ්ලේෂණයෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ SEI චිත්‍රපටයේ LIF අන්තර්ගතයේ අනුපිළිවෙල පළමු චක්‍රයෙන් පසුව lifsi > liftfsi > LiTFSI > VC > හිස් කණ්ඩායම වන නමුත් පළමු ආරෝපණයෙන් පසු SEI චිත්රපටය වෙනස් කළ නොහැකි බවයි.චක්‍ර 50කට පසුව, lifsi සහ liftfsi ඉලෙක්ට්රෝලය තුළ SEI පටලයේ LIF අන්තර්ගතය පිළිවෙලින් 12% සහ 43% කින් අඩු වූ අතර LiTFSI සමඟ එකතු කරන ලද ඉලෙක්ට්‍රෝලයක LIF අන්තර්ගතය 9% කින් වැඩි විය.
සාමාන්‍යයෙන්, අපි සිතන්නේ SEI පටලයේ ව්‍යුහය ස්ථර දෙකකට බෙදා ඇති බවයි: අභ්‍යන්තර අකාබනික ස්ථරය සහ පිටත කාබනික ස්ථරය.අකාබනික ස්ථරය ප්‍රධාන වශයෙන් LIF, Li2CO3 සහ අනෙකුත් අකාබනික සංරචක වලින් සමන්විත වන අතර ඒවා වඩා හොඳ විද්යුත් රසායනික ක්‍රියාකාරිත්වයක් සහ ඉහළ අයනික සන්නායකතාවයක් ඇත.පිටත කාබනික ස්ථරය ප්‍රධාන වශයෙන් සමන්විත වන්නේ porous electrolit decomposition සහ polymerization නිෂ්පාදන වන roco2li, PEO යනාදී, ඉලෙක්ට්රෝලය සඳහා ප්‍රබල ආරක්ෂාවක් නොමැති බැවින්, SEI පටලයේ වැඩි අකාබනික සංරචක අඩංගු වේ යැයි අපි බලාපොරොත්තු වෙමු.Imide ආකලන මගින් SEI පටලයට වැඩි අකාබනික LIF සංරචක ගෙන ඒමට හැකි වන අතර එමඟින් SEI පටලයේ ව්‍යුහය වඩාත් ස්ථායී කරයි, බැටරි චක්‍ර ක්‍රියාවලියේදී ඉලෙක්ට්රෝලය වියෝජනය වීම වඩා හොඳින් වළක්වා ගත හැකිය, Li පරිභෝජනය අඩු කරයි, සහ බැටරියේ චක්‍රීය ක්‍රියාකාරිත්වය සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි දියුණු කළ හැකිය.
විද්යුත් විච්ඡේදක ආකලන ලෙස, විශේෂයෙන්ම LiTFSI ආකලන ලෙස, imide lithium ලවණ බැටරියේ චක්‍ර ක්‍රියාකාරිත්වය සැලකිය යුතු ලෙස වැඩිදියුණු කළ හැක.මෙයට ප්‍රධාන වශයෙන් හේතුව වන්නේ ග්‍රැෆයිට් ඇනෝඩයේ මතුපිට පිහිටුවා ඇති SEI පටලය වැඩි LIF, තුනී සහ වඩා ස්ථායී SEI පටලයක් තිබීම නිසා ඉලෙක්ට්රෝලය වියෝජනය අඩු කරන අතර අතුරු මුහුණත ප්‍රතිරෝධය අඩු කරයි.කෙසේ වෙතත්, දැනට පවතින පර්යේෂණාත්මක දත්ත අනුව, LiTFSI ආකලන කාමර උෂ්ණත්වයේ දී භාවිතා කිරීම සඳහා වඩාත් සුදුසු වේ.40 ℃ දී, LiTFSI ආකලන VC ආකලනවලට වඩා පැහැදිලි වාසියක් නැත.
පසු කාලය: අප්‍රේල්-15-2021