మూలం: కొత్త శక్తి నాయకుడు, ద్వారా
సారాంశం: ప్రస్తుతం, వాణిజ్య లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీ ఎలక్ట్రోలైట్‌లోని లిథియం లవణాలు ప్రధానంగా LiPF6 మరియు LiPF6 ఎలక్ట్రోలైట్‌కు అద్భుతమైన ఎలక్ట్రోకెమికల్ పనితీరును అందించాయి, అయితే LiPF6 తక్కువ ఉష్ణ మరియు రసాయన స్థిరత్వాన్ని కలిగి ఉంది మరియు నీటికి చాలా సున్నితంగా ఉంటుంది.
ప్రస్తుతం, వాణిజ్య లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీ ఎలక్ట్రోలైట్‌లోని లిథియం లవణాలు ప్రధానంగా LiPF6 మరియు LiPF6 ఎలక్ట్రోలైట్ అద్భుతమైన ఎలక్ట్రోకెమికల్ పనితీరును అందించాయి.అయినప్పటికీ, LiPF6 తక్కువ ఉష్ణ మరియు రసాయన స్థిరత్వాన్ని కలిగి ఉంది మరియు నీటికి చాలా సున్నితంగా ఉంటుంది.తక్కువ మొత్తంలో H2O చర్యలో, HF వంటి యాసిడ్ పదార్థాలు కుళ్ళిపోతాయి, ఆపై సానుకూల పదార్థం క్షీణించబడుతుంది మరియు పరివర్తన లోహ మూలకాలు కరిగిపోతాయి మరియు SEI ఫిల్మ్‌ను నాశనం చేయడానికి ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్ యొక్క ఉపరితలం తరలించబడుతుంది. , లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీల సామర్థ్యం యొక్క నిరంతర క్షీణతకు దారితీసే SEI ఫిల్మ్ పెరుగుతూనే ఉందని ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి.
ఈ సమస్యలను అధిగమించడానికి, మరింత స్థిరమైన H2O మరియు LiTFSI, lifsi మరియు liftfsi వంటి లిథియం లవణాలు వంటి మెరుగైన ఉష్ణ మరియు రసాయన స్థిరత్వం కలిగిన ఇమైడ్ యొక్క లిథియం లవణాలు వ్యయ కారకాలు మరియు లిథియం లవణాల అయాన్ల ద్వారా పరిమితం చేయబడతాయని ప్రజలు ఆశించారు. LiTFSI వంటి అల్ రేకు తుప్పు పట్టడం సాధ్యం కాదు, మొదలైనవి, LiTFSI లిథియం ఉప్పు ఆచరణలో వర్తించబడలేదు.ఇటీవల, జర్మన్ HIU ప్రయోగశాలకు చెందిన VARVARA షరోవా, ఇమిడ్ లిథియం లవణాలను ఎలక్ట్రోలైట్ సంకలనాలుగా ఉపయోగించడం కోసం ఒక కొత్త మార్గాన్ని కనుగొంది.
లి-అయాన్ బ్యాటరీలో గ్రాఫైట్ నెగటివ్ ఎలక్ట్రోడ్ యొక్క తక్కువ సంభావ్యత దాని ఉపరితలంపై ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క కుళ్ళిపోవడానికి దారి తీస్తుంది, నిష్క్రియ పొరను ఏర్పరుస్తుంది, దీనిని SEI ఫిల్మ్ అంటారు.SEI ఫిల్మ్ ప్రతికూల ఉపరితలంపై ఎలక్ట్రోలైట్‌ను కుళ్ళిపోకుండా నిరోధించగలదు, కాబట్టి SEI ఫిల్మ్ యొక్క స్థిరత్వం లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీల చక్ర స్థిరత్వంపై కీలకమైన ప్రభావాన్ని చూపుతుంది.LiTFSI వంటి లిథియం లవణాలు కొంతకాలం వాణిజ్య విద్యుద్విశ్లేషణ యొక్క ద్రావణిగా ఉపయోగించబడనప్పటికీ, ఇది సంకలనాలుగా ఉపయోగించబడింది మరియు చాలా మంచి ఫలితాలను సాధించింది.VARVARA షరోవా ప్రయోగం ఎలక్ట్రోలైట్‌లో 2wt% LiTFSIని జోడించడం వలన lifepo4/గ్రాఫైట్ బ్యాటరీ యొక్క సైకిల్ పనితీరును సమర్థవంతంగా మెరుగుపరుస్తుంది: 20 ℃ వద్ద 600 చక్రాలు మరియు సామర్థ్యం క్షీణత 2% కంటే తక్కువ.నియంత్రణ సమూహంలో, 2wt% VC సంకలితంతో ఎలక్ట్రోలైట్ జోడించబడింది.అదే పరిస్థితుల్లో, బ్యాటరీ సామర్థ్యం క్షీణత సుమారు 20% కి చేరుకుంటుంది.
లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీల పనితీరుపై వివిధ సంకలితాల ప్రభావాన్ని ధృవీకరించడానికి, సంకలితాలు లేకుండా ఖాళీ సమూహం lp30 (EC: DMC = 1:1) మరియు VC, LiTFSI, lifsi మరియు liftfsiతో ప్రయోగాత్మక సమూహం varvarvara sharova ద్వారా తయారు చేయబడింది. వరుసగా.ఈ ఎలక్ట్రోలైట్ల పనితీరు బటన్ హాఫ్ సెల్ మరియు ఫుల్ సెల్ ద్వారా అంచనా వేయబడింది.
పైన ఉన్న బొమ్మ ఖాళీ నియంత్రణ సమూహం మరియు ప్రయోగాత్మక సమూహం యొక్క ఎలక్ట్రోలైట్స్ యొక్క వోల్టామెట్రిక్ వక్రతలను చూపుతుంది.తగ్గింపు ప్రక్రియలో, EC ద్రావకం యొక్క తగ్గింపు కుళ్ళిపోవడానికి అనుగుణంగా 0.65v వద్ద ఖాళీ సమూహం యొక్క ఎలక్ట్రోలైట్‌లో స్పష్టమైన ప్రస్తుత శిఖరం కనిపించిందని మేము గమనించాము.VC సంకలితంతో ప్రయోగాత్మక సమూహం యొక్క కుళ్ళిపోయే ప్రస్తుత శిఖరం అధిక సంభావ్యతకు మార్చబడింది, ఇది ప్రధానంగా VC సంకలితం యొక్క కుళ్ళిపోయే వోల్టేజ్ EC కంటే ఎక్కువగా ఉంది, కాబట్టి, కుళ్ళిపోవడం మొదట సంభవించింది, ఇది ECని రక్షించింది.అయినప్పటికీ, LiTFSI, lifsi మరియు littfsi సంకలితాలతో జోడించిన ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క వోల్టామెట్రిక్ వక్రతలు ఖాళీ సమూహం నుండి గణనీయంగా భిన్నంగా లేవు, ఇది imide సంకలనాలు EC ద్రావకం యొక్క కుళ్ళిపోవడాన్ని తగ్గించలేవని సూచించింది.
పై బొమ్మ వివిధ ఎలక్ట్రోలైట్‌లలో గ్రాఫైట్ యానోడ్ యొక్క ఎలెక్ట్రోకెమికల్ పనితీరును చూపుతుంది.మొదటి ఛార్జ్ మరియు ఉత్సర్గ సామర్థ్యం నుండి, ఖాళీ సమూహం యొక్క కూలంబ్ సామర్థ్యం 93.3%, LiTFSI, lifsi మరియు liftfsiతో ఎలక్ట్రోలైట్ల యొక్క మొదటి సామర్థ్యం వరుసగా 93.3%, 93.6% మరియు 93.8%.అయినప్పటికీ, VC సంకలితం కలిగిన ఎలక్ట్రోలైట్ల యొక్క మొదటి సామర్థ్యం కేవలం 91.5% మాత్రమే, ఇది ప్రధానంగా గ్రాఫైట్ యొక్క మొదటి లిథియం ఇంటర్కలేషన్ సమయంలో, గ్రాఫైట్ యానోడ్ యొక్క ఉపరితలంపై VC కుళ్ళిపోతుంది మరియు మరింత Liని వినియోగిస్తుంది.
SEI ఫిల్మ్ యొక్క కూర్పు అయానిక్ వాహకతపై గొప్ప ప్రభావాన్ని చూపుతుంది, ఆపై Li ion బ్యాటరీ రేటు పనితీరును ప్రభావితం చేస్తుంది.రేటు పనితీరు పరీక్షలో, అధిక కరెంట్ ఉత్సర్గలో ఇతర ఎలక్ట్రోలైట్ల కంటే lifsi మరియు liftfsi సంకలితాలతో కూడిన ఎలక్ట్రోలైట్ కొంచెం తక్కువ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉందని కనుగొనబడింది.C / 2 సైకిల్ పరీక్షలో, ఇమిడ్ సంకలితాలతో కూడిన అన్ని ఎలక్ట్రోలైట్ల సైకిల్ పనితీరు చాలా స్థిరంగా ఉంటుంది, అయితే VC సంకలితాలతో ఎలక్ట్రోలైట్ల సామర్థ్యం తగ్గుతుంది.
లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీ యొక్క దీర్ఘకాలిక చక్రంలో ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క స్థిరత్వాన్ని అంచనా వేయడానికి, VARVARA షరోవా కూడా బటన్ సెల్‌తో LiFePO4 / గ్రాఫైట్ ఫుల్ సెల్‌ను సిద్ధం చేసింది మరియు 20 ℃ మరియు 40 ℃ వద్ద వివిధ సంకలితాలతో ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క సైకిల్ పనితీరును అంచనా వేసింది.మూల్యాంకన ఫలితాలు క్రింది పట్టికలో చూపబడ్డాయి.LiTFSI సంకలితంతో ఉన్న ఎలక్ట్రోలైట్ సామర్థ్యం మొదటిసారి VC సంకలితంతో పోలిస్తే గణనీయంగా ఎక్కువగా ఉందని మరియు 20 ℃ వద్ద సైక్లింగ్ పనితీరు మరింత ఎక్కువగా ఉందని టేబుల్ నుండి చూడవచ్చు.LiTFSI సంకలితం కలిగిన ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క సామర్థ్య నిలుపుదల రేటు 600 చక్రాల తర్వాత 98.1%, అయితే VC సంకలితం కలిగిన ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క సామర్థ్య నిలుపుదల రేటు 79.6% మాత్రమే.అయినప్పటికీ, ఎలక్ట్రోలైట్ 40 ℃ వద్ద సైకిల్ చేయబడినప్పుడు ఈ ప్రయోజనం అదృశ్యమవుతుంది మరియు అన్ని ఎలక్ట్రోలైట్‌లు ఒకే విధమైన సైక్లింగ్ పనితీరును కలిగి ఉంటాయి.
పై విశ్లేషణ నుండి, లిథియం ఇమైడ్ ఉప్పును ఎలక్ట్రోలైట్ సంకలితంగా ఉపయోగించినప్పుడు లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీ యొక్క సైకిల్ పనితీరు గణనీయంగా మెరుగుపడుతుందని చూడటం కష్టం కాదు.లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలలోని LiTFSI వంటి సంకలితాల చర్య విధానాన్ని అధ్యయనం చేయడానికి, VARVARA షరోవా XPS ద్వారా వివిధ ఎలక్ట్రోలైట్‌లలో గ్రాఫైట్ యానోడ్ ఉపరితలంపై ఏర్పడిన SEI ఫిల్మ్ కూర్పును విశ్లేషించారు.మొదటి మరియు 50వ చక్రాల తర్వాత గ్రాఫైట్ యానోడ్ ఉపరితలంపై ఏర్పడిన SEI ఫిల్మ్ యొక్క XPS విశ్లేషణ ఫలితాలను క్రింది బొమ్మ చూపుతుంది.LiTFSI సంకలితంతో ఎలక్ట్రోలైట్‌లో ఏర్పడిన SEI ఫిల్మ్‌లోని LIF కంటెంట్ VC సంకలితంతో ఉన్న ఎలక్ట్రోలైట్‌లో కంటే గణనీయంగా ఎక్కువగా ఉందని చూడవచ్చు.SEI ఫిల్మ్ కూర్పు యొక్క మరింత పరిమాణాత్మక విశ్లేషణ SEI ఫిల్మ్‌లోని LIF కంటెంట్ యొక్క క్రమం మొదటి చక్రం తర్వాత lifsi > liftfsi > LiTFSI > VC > ఖాళీ సమూహం అని చూపిస్తుంది, అయితే మొదటి ఛార్జ్ తర్వాత SEI ఫిల్మ్ మారదు.50 చక్రాల తర్వాత, lifsi మరియు liftfsi ఎలక్ట్రోలైట్‌లలో SEI ఫిల్మ్ యొక్క LIF కంటెంట్ వరుసగా 12% మరియు 43% తగ్గింది, అయితే LiTFSIతో జోడించిన ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క LIF కంటెంట్ 9% పెరిగింది.
సాధారణంగా, SEI పొర యొక్క నిర్మాణం రెండు పొరలుగా విభజించబడిందని మేము భావిస్తున్నాము: అంతర్గత అకర్బన పొర మరియు బాహ్య సేంద్రీయ పొర.అకర్బన పొర ప్రధానంగా LIF, Li2CO3 మరియు ఇతర అకర్బన భాగాలతో కూడి ఉంటుంది, ఇవి మెరుగైన ఎలక్ట్రోకెమికల్ పనితీరు మరియు అధిక అయానిక్ వాహకతను కలిగి ఉంటాయి.బయటి సేంద్రీయ పొర ప్రధానంగా పోరస్ ఎలక్ట్రోలైట్ కుళ్ళిపోవడం మరియు రోకో2లి, PEO వంటి పాలిమరైజేషన్ ఉత్పత్తులతో కూడి ఉంటుంది, దీనికి ఎలక్ట్రోలైట్‌కు బలమైన రక్షణ లేదు, కాబట్టి, SEI పొరలో ఎక్కువ అకర్బన భాగాలు ఉన్నాయని మేము ఆశిస్తున్నాము.Imide సంకలనాలు SEI పొరకు మరింత అకర్బన LIF భాగాలను తీసుకురాగలవు, ఇది SEI పొర యొక్క నిర్మాణాన్ని మరింత స్థిరంగా చేస్తుంది, బ్యాటరీ సైకిల్ ప్రక్రియలో ఎలక్ట్రోలైట్ కుళ్ళిపోవడాన్ని బాగా నిరోధించగలదు, Li వినియోగాన్ని తగ్గిస్తుంది మరియు బ్యాటరీ యొక్క చక్ర పనితీరును గణనీయంగా మెరుగుపరుస్తుంది.
ఎలక్ట్రోలైట్ సంకలనాలు, ముఖ్యంగా LiTFSI సంకలితాలు, imide లిథియం లవణాలు బ్యాటరీ యొక్క సైకిల్ పనితీరును గణనీయంగా మెరుగుపరుస్తాయి.గ్రాఫైట్ యానోడ్ యొక్క ఉపరితలంపై ఏర్పడిన SEI ఫిల్మ్ ఎక్కువ LIF, సన్నగా మరియు మరింత స్థిరమైన SEI ఫిల్మ్‌ను కలిగి ఉండటం దీనికి ప్రధాన కారణం, ఇది ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క కుళ్ళిపోవడాన్ని తగ్గిస్తుంది మరియు ఇంటర్‌ఫేస్ నిరోధకతను తగ్గిస్తుంది.అయితే, ప్రస్తుత ప్రయోగాత్మక డేటా నుండి, LiTFSI సంకలితం గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఉపయోగించడానికి మరింత అనుకూలంగా ఉంటుంది.40 ℃ వద్ద, LiTFSI సంకలితం VC సంకలితం కంటే స్పష్టమైన ప్రయోజనం లేదు.
పోస్ట్ సమయం: ఏప్రిల్-15-2021