Atualmente, o sal de lítio do eletrólito de bateria de íon de lítio comercial é principalmente LiPF6, e LiPF6 confere o excelente desempenho eletroquímico do eletrólito. No entanto, a estabilidade térmica e a estabilidade química do LiPF6 são relativamente pobres e muito sensíveis à umidade. Sob a ação de uma pequena quantidade de H2O Decomposição de HF e outras substâncias ácidas e, em seguida, corroer o material do cátodo levando à dissolução de elementos de metal de transição e migrar para a superfície do eletrodo negativo, destruir o filme SEI, resultando em crescimento contínuo do filme SEI, resultando em declínio continuado da bateria da bateria de íon de lítio.
Para superar esses problemas, houve esperanças de sais de lítio imida, como sais de lítio, como LiTFSI, LiFSI e LiFTFSI, que são mais estáveis para H 2 O e têm melhor estabilidade térmica e química, mas estão sujeitas a restrições de custo. Além da incapacidade de resolver os problemas, tais como a corrosão da folha de Al por aniões de sais de lítio, tais como LiTFSI e similares, os sais de lítio LiTFSI não foram utilizados na prática Recentemente, Varvara Sharova e cols. No Laboratório HIU da Alemanha encontraram novas aplicações para sais de lítio imídico A saída - como um aditivo eletrolítico.
O potencial do ânodo de grafite da bateria de íon de lítio é relativamente baixo, levará à decomposição do eletrólito na superfície, a formação da camada de passivação, que é comumente conhecida como película SEI. A membrana SEI para evitar que o eletrólito continue a se decompor sobre a superfície do ânodo, a membrana SEI A estabilidade é de importância crucial para a estabilidade do ciclismo das baterias de íon de lítio. Embora os sais de lítio, como o LiTFSI, estejam temporariamente indisponíveis como solutos para eletrólitos comerciais, eles fornecem resultados muito bons quando usados como aditivos. Varvara Sharova's Verificou-se que a adição de 2% em peso de LiTFSI ao eletrólito pode efetivamente melhorar o desempenho de ciclagem da bateria LiFePO4 / grafite: 600 ciclos a 20 ℃, a capacidade declina menos de 2%, enquanto a adição de 2wt% VC aditivo como grupo controle Líquido, nas mesmas condições, o declínio da capacidade da bateria atingiu 20% ou mais.
Para verificar o efeito de diferentes aditivos sobre o desempenho de uma bateria de iões de lítio, Varvara Sharova preparado separadamente grupo em branco LP30 (CE: DMC = 1: 1) sem qualquer aditivo e a solução de electrólito adicionado grupo experimental VC, LiTFSI, LiFSI e LiFTFSI, e utilizando o botão O desempenho destes eletrólitos foi avaliado na metade e células completas.
A imagem mostra o grupo de controlo em branco voltamograma e o grupo experimental a solução electrolitica, no decurso da redução, observa-se que havia um grupo electrólito controlo pico de corrente significativo a cerca de 0.65V, correspondente a uma redução da decomposição solvente de CE, adição de um VC aditivo decomposição do electrólito no grupo experimental para o pico de corrente ocorre no deslocamento, principalmente por causa da decomposição do aditivo um elevado potencial é maior do que a tensão VC CE, de modo a decomposição ocorre primeiro, para formar uma protecção CE de LiTFSI adicionado, Os voltamogramas do eletrólito LiFSI e LiFTFSI não mostraram diferença significativa do grupo em branco, indicando que os aditivos imides não reduziram a decomposição do solvente CE.
Representado electrito negativo grafite em diferentes propriedades electroquímicas, a partir do ponto de vista da primeira carga e eficiência de descarga, a primeira carga e descarga coulômbica eficiência do grupo de controlo foi de 93,3%, de LiTFSI foi adicionado, LiFSI primeiro a eficiência e a solução electrolítica são LiFTFSI 93,3%, 93,6% e 93,8%, mas para o primeiro tempo a eficiência do aditivo de electrólito adicionado VC é de apenas 91,5%, principalmente por causa do processo de inserção de lítio inicial grafite, VC lugar na decomposição da superfície do ânodo de grafite consome mais Li.
Componente condutividade iónica filme SEI terá um impacto maior, afectando assim a bateria de lítio capacidade da taxa, os testes de desempenho encontrado ampliação utilizando um aditivo electrólito LiFTFSI LiFSI e capacidade de alto descarga jogo actual ligeiramente abaixo Outros eletrólitos. No teste de ciclo C / 2, todos os ciclos eletrolíticos baseados em imide foram muito estáveis, enquanto o eletrólito adicionado de VC adicionou eletrólito com capacidade de decaimento.
Para avaliar a estabilidade do electrólito na bateria de iões de litio em ciclo longo prazo, Varvara Sharova também utilizar uma célula completa LiFePO 4 célula botão / grafite preparada, a solução de electrólito para a adição de aditivos diferentes foram avaliados no desempenho do ciclo a 20 ℃ e 40 ℃ a tabela lista os resultados de avaliação pode ser visto a partir da tabela de aditivo adicionado electrólito LiTFSI pela primeira vez, não só significativamente maior do que a eficiência do aditivo de electrólito VC foi adicionado, o desempenho do ciclo a 20 ℃ tendo mais esmagadora, 600 ciclos A retenção de capacidade de LiTFSI com adição secundária de LiTFSI foi de 98,1%, enquanto a retenção de capacidade com adição de aditivo de VC foi de apenas 79,6%. No entanto, essa vantagem desapareceu quando circulado a 40 ° C e todo o eletrólito Com desempenho de ciclo semelhante.
A partir da análise acima, pode-se ver que pode melhorar significativamente o desempenho do ciclo da bateria de iões de litio, como o sal de imidas aditivos electrólito lítio LiTFSI, a fim de estudar o mecanismo de acção de um aditivo, tal como uma bateria de iões de lítio, Varvara Sharova usando XPS. Os componentes de membrana SEI grafite negativos formados em diferentes eletrólitos foram analisados, a seguinte imagem mostra os resultados de análise XPS do filme SEI formado na superfície do ânodo de grafite após o primeiro e o 50º ciclo. Pode ser visto na adição de aditivo LiTFSI teor em componentes de película SEI formado na solução electrolitica é significativamente maior do que para adicionar LiF VC aditivo electrólito. componente de película SEI análise mais quantitativa mostrou que, após o primeiro ciclo, a fim do nível de um teor de LiF filme SEI O grupo LiFSI> LiFTFSI> LiTFSI> VC> em branco, mas o filme SEI não é constante após a primeira carga ser formada. Com o ciclo da bateria, a composição do filme SEI está em constante mudança e após 50 ciclos O conteúdo de LiF em filmes SEF em eletrólitos LiFSI e LiFTFSI diminuiu 12% e 43%, respectivamente, enquanto o conteúdo de LiF em eletrólito adicionado de LiTFSI aumentou em 9%.
Geralmente, pensamos que a estrutura da membrana SEI é dividida em duas camadas: a camada interna inorgânica e a camada orgânica externa. A camada inorgânica consiste principalmente em componentes inorgânicos tais como LiF e Li2CO3. Seu desempenho eletroquímico é mais estável e a condutividade iónica é maior A camada orgânica externa é composta principalmente por produtos de decomposição e polimerização de eletrólitos porosos, como ROCO2Li, composição de PEO, a proteção do eletrólito não é forte, então esperamos que o SEI filme componentes inorgânicos mais. Os aditivos de classe podem trazer mais componentes de LiF inorgânicos para o filme SEI, de modo que a estrutura do filme SEI seja mais estável, o que pode evitar o decomposição do eletrólito durante o ciclo da bateria e reduzir o consumo de Li, de modo a melhorar significativamente o desempenho da bateria Desempenho cíclico.
A imidona de lítio como um aditivo eletrolítico, especialmente os aditivos LiTFSI, pode melhorar significativamente o desempenho do ciclo da bateria, principalmente devido à adição de LiTFSI, o filme SEI formado na superfície do ânodo grafite LiF mais filme SEI mais Mais delgado e mais estável, reduzindo assim a decomposição do eletrólito, reduzindo a resistência da interface. Mas, a partir dos dados experimentais atuais, o aditivo LiTFSI é mais adequado para uso à temperatura ambiente, aditivo LiTFSI a uma temperatura elevada de 40 ℃ em comparação com o aditivo VC Nenhuma vantagem óbvia.
