В настоящее время коммерческой соли лития литий-ионный аккумулятор электролит LiPF6 в основном, LiPF6 придают превосходные электрохимические свойства электролита, но относительно низкую термическую стабильность и химической стабильность LiPF6, и очень чувствительны к воде, небольшое количество будет находиться под действием Его разложение кислотных веществ, таких как HF, и таким образом привести к коррозии материала положительного электрода раствор переходного металла элемент, и мигрируют к поверхности отрицательного электрода, повреждение SEI пленки, что приводит к непрерывному росту пленки SEI, в результате чего в литий-ионный падение емкости батареи непрерывного снижения.
Чтобы преодолеть эти проблемы, существуют надежды на соли литий-имида, такие как соли лития, такие как LiTFSI, LiFSI и LiFTFSI, которые более устойчивы к H 2 O и обладают лучшей термической и химической стабильностью, но подвержены ограничениям затрат анионы, и не может быть решена, например, как LiTFSI соли лития, соли лития LiTFSI не была применена к таким проблемам, как коррозия алюминиевой фольги на практике. недавно, немецкая ПМИЗ лаборатория Варвара Шарова, такие как поиск новых приложений для литиевой соли имида Выход - как добавка электролита.
Потенциал отрицательного графит литий-ионный аккумулятор является низким, может вызвать разложение электролита происходит на поверхности, образуя пассивирующий слой, то есть, мы часто говорим, что пленка ДИР. ДИР пленка может быть предотвращена от продолжения разложения электролита на поверхности отрицательного электрода, ДИР пленку Стабильность имеет решающее значение для устойчивости к циклированию литиево-ионных батарей. Хотя литиевые соли, такие как LiTFSI, временно недоступны в качестве растворенных веществ для коммерческих электролитов, они дают очень хорошие результаты при использовании в качестве добавок. Варвара Шарова было обнаружено, что добавление 2WT% электролитический раствора LiTFSI, может эффективно повысить производительность цикла LiFePO4 / графит ячейки: 20 ℃ 600 циклов при время, падение снижения мощности составляет менее 2%, в то время как контрольная группа была добавлена в качестве электролита добавки ОК 2 мас% Жидкость, те же условия, падение емкости батареи достигало 20% или около того.
Для проверки влияния различных добавок на производительность литий-ионного аккумулятора, Варвара Шарова отдельно готовили заготовки группы LP30 (ЕС: DMC = 1: 1) без каких-либо добавок, и раствор электролита добавили экспериментальную группу VC, LiTFSI, LiFSI и LiFTFSI, а с помощью кнопки половина клеток и полная производительность клеток этих электролитов были оценены.
На рисунке показана вольтамперограмме пустой контрольной группы и экспериментальной группы электролитический раствор, в процессе сокращения, мы отмечаем, что была группа электролита управления значительный пиковый ток около 0,65, что соответствует уменьшению разложения растворителя ЭК, добавление VC аддитивного разложения электролита в экспериментальной группе на текущий пик возникает при высоком потенциале смещения, в основном из-за разложение добавки выше, чем напряжение ОК ЕС, так что разложение происходит во-первых, чтобы сформировать защиту EC добавленной LiTFSI, электролит добавка пустой группа LiFSI и LiFTFSI вольтамперограмм существенно не отличается, что свидетельствует о том, что добавка имиды ЕС не уменьшает разложение растворителя.
Изображенный графит отрицательный электролит в различных электрохимических свойствах, с точки зрения первого заряда и эффективности разряда, первым зарядом и разряд кулоновской эффективности контрольной группы составила 93,3%, от того, был добавлен LiTFSI, LiFSI первой эффективность и электролитический раствор являются LiFTFSI 93,3%, 93,6% и 93,8%, но в первый раз, эффективность добавки к электролиту добавляют VC только 91,5%, в основном из графита начального процесса вставки лития, ВК место в разложении поверхности анода графита потребляет больше ли.
Компонент ионная проводимость ДИР пленка будет иметь большее влияние, тем самым влияя на скорость возможностей ионно-литиевый аккумулятор, тесты производительности обнаружено увеличение с использованием электролита добавки LiFTFSI LiFSI и емкость при высокой тока разряда игры немного ниже другие электролиты в тесте цикла C / 2, все циркуляции электролита имидов добавленной производительности являются очень стабильными, электролитными добавки добавляют КИ снижение мощности появилось падение явления.
Чтобы оценить стабильность электролита в долгосрочном цикле литий-ионных батарей, Варвара Шарова также использовала монетную ячейку для приготовления цельной ячейки LiFePO4 / графита. Были оценены циклические характеристики электролита с различными добавками при 20 ℃ и 40 ℃ , Следующая таблица - результаты оценки. Из таблицы видно, что электролит с добавкой LiTFSI не только первая эффективность значительно выше, чем добавление электролита VC-добавки, производительность цикла при 20 ℃ является более подавляющим преимуществом, цикл 600 Удержание емкости LiTFSI с вторичным добавлением LiTFSI составило 98,1%, а удержание емкости с добавлением добавки VC составляло всего 79,6%. Однако это преимущество исчезло при циклировании при 40 ° С и во всем электролите С аналогичной производительностью цикла.
Из приведенного выше анализа нетрудно видеть, что соль имида лития в качестве электролитной добавки может значительно улучшить характеристики циклирования литий-ионных батарей. Чтобы изучить механизм LiTFSI и других добавок в литий-ионных батареях, Варвара Шарова с использованием XPS Проанализированы графитовые отрицательные мембранные компоненты SEI, образованные в разных электролитах, на следующем рисунке показаны результаты анализа XPS пленки SEI, сформированной на поверхности графитового отрицательного электрода после первого и 50-го циклов. Можно видеть, что после добавления добавки LiTFSI Содержание LiF в пленке SEI, сформированной в электролите, было значительно выше, чем содержание электролита, добавленного с добавкой VC. Количественный анализ состава пленки SEI показал, что порядок содержания LiF в пленке SEI после первого цикла LiFSI> LiFTFSI> LiTFSI> VC>, но пленка SEI не является постоянной после образования первого заряда. При циклировании батареи состав пленки SEI постоянно изменяется и после 50 циклов Содержание LiF в пленках SEF в электролитах LiFSI и LiFTFSI уменьшилось на 12% и 43% соответственно, тогда как содержание LiF в электролите, добавленном LiTFSI, увеличилось на 9%.
Как правило, мы считаем, что структура мембраны SEI разделена на два слоя: внутренний неорганический слой и внешний органический слой. Неорганический слой состоит главным образом из неорганических компонентов, таких как LiF и Li2CO3. Электрохимические свойства пленки SEI лучше и ионная проводимость выше Наружный органический слой в основном состоит из пористого разложения электролита и продуктов полимеризации, такого как композиция ROCO2Li, PEO, защита электролита невелика, поэтому мы надеемся, что пленка неорганических компонентов SEI больше. Класс добавки могут приносить больше неорганических LiF-компонентов в пленку SEI, так что структура пленки SEI более стабильна, что может лучше предотвращать разложение электролита в течение цикла батареи и уменьшать потребление Li, чтобы значительно улучшить производительность батареи Циклическая производительность.
Литий-имид в качестве добавки к электролиту, особенно добавки LiTFSI, могут значительно улучшить рабочие характеристики аккумуляторных батарей, главным образом благодаря добавлению LiTFSI, поверхности графита пленки SEI, сформированной LiF больше, пленки SEI больше Растворитель и более стабильный, таким образом уменьшая разложение электролита, уменьшая сопротивление раздела. Но из текущих экспериментальных данных добавка LiTFSI более подходит для использования при комнатной температуре, добавка LiTFSI при высокой температуре 40 ℃ по сравнению с добавкой VC Нет очевидного преимущества.
