batterie lithium actuellement sel commercial au lithium-ion électrolyte est LiPF6 principalement, d'excellentes propriétés LiPF6 confèrent électrochimiques de l'électrolyte, mais la stabilité thermique relativement faible et la stabilité chimique de LiPF6, et très sensible à l'eau, une petite quantité sera sous l'effet de H2O décomposition de substances acides telles que HF, et ainsi provoquer la corrosion du matériau d'électrode positive a été dissous élément de métal de transition, et migrent vers la surface de l'électrode négative, le film SEI de dommages, ce qui entraîne la croissance continue du film SEI, ce qui entraîne la baisse continue de la perte de capacité de la batterie au lithium-ion.
Pour remédier à ces problèmes, il a été un espoir de H2O plus stable et ayant un meilleur sel de lithium de type imide de stabilité thermique et la stabilité chimique, par exemple LiTFSI, sel de lithium LiFSI et LiFTFSI, mais elle est limitée par des facteurs de coûts anions, et ne peuvent pas être résolus tels que le sel de lithium LiTFSI, sel de lithium LiTFSI n'a pas été appliquée à des problèmes tels que la corrosion de la feuille d'aluminium dans la pratique. récemment, le laboratoire de HIU allemand Varvara Sharova tels que la recherche de nouvelles applications pour le sel imide de lithium manière - comme additif d'électrolyte.
Potentiel de la batterie au lithium graphite négatif ionique est faible, peut provoquer la décomposition de l'électrolyte se produit à la surface de celui-ci, en formant une couche de passivation, qui est, on dit souvent que le film SEI. Film SEI peut être empêché de poursuivre la décomposition de l'électrolyte sur la surface de l'électrode négative, le film SEI a un impact crucial sur la stabilité de la stabilité du cycle de la batterie au lithium-ion. Bien que le sel de lithium LiTFSI comme soluté pas encore la solution électrolytique commerciale, mais comme additif Shique a joué un très bon résultat. Varvara Sharova de il a été constaté que l'ajout de 2% en poids de la solution électrolytique de LiTFSI, peut améliorer efficacement les performances du cycle de la cellule LiFePO4 / graphite: 20 ℃ 600 cycles à des moments, la chute de la baisse de la capacité est inférieure à 2%, tandis que le groupe témoin a été ajouté comme additif d'électrolyte de la VC 2% en poids le liquide, les mêmes conditions, la baisse capacité de la batterie vers le bas pour atteindre environ 20%.
Pour vérifier l'effet de différents additifs sur la performance d'une batterie au lithium-ion, Varvara Sharova préparé séparément groupe blanc LP30 (EC: DMC = 1: 1) sans additif, et la solution d'électrolyte ajoutée groupe expérimental VC, LiTFSI, LiFSI et LiFTFSI, et le bouton en utilisant demi-cellule et une performance cellulaire complète de ces électrolytes ont été évalués.
La photo montre le voltammogramme groupe témoin vide et le groupe expérimental la solution électrolytique, au cours de la réduction, nous notons qu'il y avait un électrolyte groupe témoin significatif de courant de crête à environ 0.65V, ce qui correspond à une réduction de la décomposition du solvant de CE, l'ajout d'un VC additif décomposition de l'électrolyte dans le groupe expérimental à la pointe de courant se produit à un fort potentiel de décalage, principalement en raison de la décomposition de l'additif est supérieure à la tension VC CE, de sorte que la décomposition se produit en premier, pour former une protection CE du LiTFSI ajouté, groupe LiFSI et LiFTFSI blanc additif d'électrolyte ne diffèrent pas significativement, ce qui indique que l'additif imides cE ne réduit pas la décomposition du solvant.
électrolyte photo négative de graphite à différentes propriétés électrochimiques, du point de vue de la première charge et l'efficacité de décharge, la première charge et de décharge coulombienne efficacité du groupe témoin était de 93,3%, de LiTFSI a été ajouté, LiFSI première efficacité et la solution électrolytique sont LiFTFSI 93,3%, 93,6% et 93,8%, mais pour la première fois l'efficacité de l'additif de l'électrolyte ajouté VC est seulement de 91,5%, principalement en raison du processus d'insertion du lithium initial graphite, le lieu VC dans la décomposition de la surface de l'anode en graphite consomme plus li.
conductivité ionique composant le film SEI aura un impact plus important, ce qui affecte la capacité de débit de la batterie au lithium-ion, les tests de performance en utilisant un grossissement trouvé un additif d'électrolyte LiFTFSI LiFSI et la capacité à décharge à haute jeu courant légèrement inférieur d'autres électrolytes test du cycle C / 2, tous les imides de circulation d'électrolyte ajoutée la performance est très stable, les additifs d'électrolyte sont ajoutés le déclin des capacités VC apparu phénomène de baisse.
Pour évaluer la stabilité de l'électrolyte dans la batterie au lithium-ion dans le cycle à long terme, Varvara Sharova également utiliser un LiFePO4 pile bouton / graphite préparé cellule complète, la solution d'électrolyte pour ajouter différents additifs ont été évalués dans l'exécution du cycle à 20 ℃ et 40 ℃ le tableau indique les résultats de l'évaluation peut être vu à partir du tableau de l'additif d'électrolyte LiTFSI ajouté pour la première fois, non seulement nettement plus élevée que l'efficacité de l'additif d'électrolyte VC a été ajouté, la performance du cycle à 20 ℃ ayant plus écrasante, 600 cycles LiTFSI a été ajouté à la capacité de rétention de la solution d'électrolyte est de 98,1%, l'additif d'électrolyte ajouté taux de rétention de la capacité VC a été de 79,6%, mais à 40 ℃ cycle de degrés, cet avantage disparaît, l'ensemble de l'électrolyte sont ayant une performance de cycle similaire.
D'après l'analyse ci-dessus, on peut voir que peut améliorer significativement la performance du cycle de la batterie au lithium-ion sous forme de sel additif d'électrolyte imides de lithium LiTFSI pour étudier le mécanisme d'action dans un additif tel qu'une batterie au lithium-ion, Varvara Sharova utilisant XPS. anode en graphite composants de film SEI formés dans différentes analyses d'une solution d'électrolyte, XPS résultat de l'analyse ci-dessous montre le film SEI après le premier et le cycle 50, la surface d'électrode négative de graphite est formée peut être vu dans l'additif ajouté LiTFSI teneur en composant le film SEI formé dans la solution électrolytique est significativement plus élevée que pour ajouter l'additif d'électrolyte LiF VC. composant de film SEI analyse quantitative a montré en outre que, après le premier cycle, la commande du niveau d'un film SEI contenu LiF comme LiFSI> LiFTFSI> LiTFSI> groupe de contrôle VC>, mais après que le film SEI formé au cours de la variation dans la charge initiale non statique. avec le recyclage de la batterie, les composants de film SEI se produisent constamment, au bout de 50 cycles après, le film SEI et LiFTFSI LiFSI dans la composition d'électrolyte LiF a diminué de 12% et 43% du constituant d'électrolyte ajoutée LiTFSI LiF en fait augmenté de 9%.
Nous croyons que la structure générale du film SEI en deux couches: une couche intérieure des couches inorganiques et organiques, la couche externe de la couche inorganique est principalement composé de composants inorganiques LiF, Li2CO3 et analogues, qui sont électrochimiquement stable de meilleures performances, la conductivité ionique plus élevée la couche organique est principalement composé d'une couche extérieure d'une composition de produit polymère poreux et de la décomposition de l'électrolyte, tel que ROCO2Li, PEO, etc., de la protection de la solution électrolytique est pas forte, si nous voulons un composant inorganique dans certains autres film SEI imide les additifs peuvent apporter plus LiF composant inorganique est trop pellicule SEI, de sorte que la structure est un film SEI plus stable, la décomposition de l'électrolyte peut être mieux empêché de se produire dans le cycle cellulaire, afin de réduire la consommation de Li, améliorer sensiblement la cellule Performance cyclique
type imide sel de lithium comme additif d'électrolyte, en particulier des additifs LiTFSI peuvent améliorer de manière significative la performance du cycle de la batterie, ce qui est principalement dû à un film LiF SEI après addition de LiTFSI, d'une anode de graphite formée sur la surface plus, le film SEI est plus mince plus stable, réduisant ainsi la décomposition de l'électrolyte, la résistance d'interface est réduite, mais du point de vue des données expérimentales actuelles, de LiTFSI plusieurs additifs appropriés pour une utilisation à la température ambiante, à une température élevée de 40 ℃, par rapport aux additifs d'additifs LiTFSI VC Pas d'avantage évident.
