Actualmente litio comercial de litio sal batería de iones de electrolito LiPF6 es principalmente, LiPF6 impartir excelentes propiedades electroquímicas del electrolito, pero relativamente pobre estabilidad térmica y la estabilidad química de LiPF6, y muy sensibles al agua, una pequeña cantidad será bajo el efecto de H2O descomposición de las sustancias ácidas tales como HF, y por tanto causar la corrosión del material del electrodo positivo se disolvió elemento de metal de transición, y migran a la superficie del electrodo negativo, el daño película SEI, lo que resulta en el crecimiento continuo de la película de SEI, resultando en la continua disminución de iones de litio capacidad de la batería de la gota.
Para superar estos problemas, ha sido una esperanza de H2O más estable, y que tiene una mejor estabilidad térmica de tipo imida sal de litio y la estabilidad química, por ejemplo LiTFSI, LiFSI y LiFTFSI sal de litio, pero está limitada por los factores de coste aniones, y no pueden ser resueltos, tales como LiTFSI sal de litio, sal de litio LiTFSI no se ha aplicado a problemas tales como la corrosión de al papel de aluminio en la práctica. recientemente, el laboratorio HIU alemán Varvara Sharova como la búsqueda de nuevas aplicaciones para la sal de imida de litio La salida - como un aditivo electrolítico.
Potencial de la batería negativo de iones de litio de grafito es baja, puede causar la descomposición del electrolito se produce en la superficie del mismo, formando una capa de pasivación, es decir, que a menudo dicen que la película SEI. Película SEI se puede evitar que la continuación de la descomposición del electrolito en la superficie del electrodo negativo, película de SEI tiene un impacto crucial en la estabilidad de la estabilidad de ciclo de la batería de iones de litio. Aunque la sal de litio LiTFSI como solución electrolítica un soluto aún no comercial, sino como un aditivo Shique jugó un muy buen resultado. Varvara Sharova de se encontró que la adición de 2% en peso de la solución electrolítica de LiTFSI, puede mejorar efectivamente el rendimiento del ciclo de célula / grafito LiFePO4: 20 ℃ 600 ciclos a veces, la caída de disminución de la capacidad es menos de 2%, mientras que el grupo de control se añadió como un aditivo de electrolito de la VC 2% en peso el líquido, las mismas condiciones, la capacidad de la batería disminuya hasta llegar a aproximadamente 20%.
Para verificar el efecto de diferentes aditivos sobre el rendimiento de una batería de iones de litio, Varvara Sharova prepara por separado grupo en blanco LP30 (EC: DMC = 1: 1) sin aditivo, y la solución de electrolito añadido grupo experimental usando el botón de VC, LiTFSI, LiFSI y LiFTFSI, y El rendimiento de estos electrolitos se evaluó en la mitad y células completas.
La imagen muestra el grupo de control en blanco voltamograma y el grupo experimental la solución electrolítica, en el curso de la reducción, observamos que había un grupo de electrolito de control de pico de corriente significativo a alrededor de 0.65V, correspondiente a una reducción de la descomposición de disolvente de CE, la adición de un VC aditivo descomposición del electrolito en el grupo experimental a la corriente de pico se produce a una alta tensión de offset, principalmente debido a la descomposición del aditivo es superior a la tensión VC CE, por lo que la descomposición se produce primero, para formar una protección CE de LiTFSI añadió, Los voltamogramas del electrolito LiFSI y LiFTFSI no mostraron ninguna diferencia significativa con respecto al grupo en blanco, lo que indica que los aditivos imida no redujeron la descomposición del disolvente EC.
En la foto electrolito negativo de grafito en diferentes propiedades electroquímicas, desde el punto de vista de la primera carga y la eficiencia de descarga, primera carga y descarga culómbica eficiencia del grupo control fue de 93,3%, de se añadió LiTFSI, LiFSI primera eficiencia y la solución electrolítica son LiFTFSI 93,3%, 93,6% y 93,8%, pero por primera vez la eficacia del aditivo de electrolito añadido VC es solamente 91,5%, principalmente debido al proceso de inserción de litio inicial grafito, VC lugar en el grafito descomposición superficie del ánodo consume más Li.
conductividad iónica componente de película de SEI tendrá un mayor impacto, lo que afecta la batería de iones de litio capacidad de velocidad, las pruebas de rendimiento encontrado magnificación utilizando un aditivo de electrolito LiFTFSI LiFSI y la capacidad a alta descarga de reproducción actual ligeramente por debajo Otros electrolitos. En la prueba de ciclo C / 2, todos los ciclos de electrolitos basados en imida fueron muy estables, mientras que el electrolito agregado de aditivo VC mostró una disminución en la capacidad.
Para evaluar la estabilidad del electrolito en la batería de iones de litio en el ciclo a largo plazo, Varvara Sharova también utilizar una célula completa LiFePO4 pilas de botón / grafito preparado, la solución de electrolito para la adición de diferentes aditivos se evaluaron en el rendimiento del ciclo a 20 ℃ y 40 ℃ la tabla se enumeran los resultados de la evaluación se pueden ver desde la mesa de añadido aditivo de electrolito LiTFSI por primera vez no sólo significativamente más alta que la eficiencia del aditivo de electrolito VC se añadió, el rendimiento del ciclo en 20 ℃ tener más abrumador, 600 ciclos LiTFSI se añadió en la capacidad de solución de retención de electrolito fue del 98,1%, el aditivo de electrolito añadido VC tasa de retención de capacidad fue del 79,6%, pero al 40 ℃ ciclo grados, esta ventaja desaparece, todo el electrolito son que tiene un rendimiento del ciclo similar.
A partir del análisis anterior, podemos ver que se puede mejorar significativamente el rendimiento de ciclo de la batería de iones de litio como la sal de imidas de aditivos de litio de electrolito LiTFSI con el fin de estudiar el mecanismo de acción en un aditivo tal como una batería de iones de litio, Varvara Sharova usando XPS. componentes de la película SEI ánodo de grafito formadas en diferentes análisis de la solución de electrolito, XPS resultado del análisis a continuación muestra la película SEI después de la primera y el ciclo de 50a, se forma la superficie del electrodo negativo de grafito puede verse en el aditivo añadido LiTFSI contenido de componente de película de SEI formado en la solución electrolítica es significativamente mayor que para agregar LiF VC aditivo de electrolito. componente de película de SEI posterior análisis cuantitativo mostró que, después del primer ciclo, el orden del nivel de una película de contenido SEI LiF como LiFSI> LiFTFSI> LiTFSI> VC> grupo de control, pero después de la película de SEI formado durante la carga inicial en no estática. cambia con el ciclismo de la batería, los componentes de la película de SEI se están produciendo constantemente, después de 50 ciclos después, la película SEI y LiFTFSI LiFSI en la composición de electrolito LiF disminuyeron en 12% y 43% de agregado LiTFSI componente electrolítico LiF realmente aumentó en 9%.
Creemos que la estructura general de la película de SEI en dos capas: una capa interna de las capas inorgánicas y orgánicas, la capa externa de la capa inorgánica se compone principalmente de componentes inorgánicos LiF, Li2CO3 y similares, que son electroquímicamente estable un mejor rendimiento, mayor conductividad iónica la capa orgánica se compone principalmente de una capa externa de una composición de producto polimérico poroso y la descomposición del electrolito, tal como ROCO2Li, PEO, etc., la protección de la solución electrolítica no es fuerte, por lo que queremos un componente inorgánico en algunos más SEI imida película aditivos puede traer más LiF componente inorgánico es demasiado película SEI, por lo que la estructura es la película de SEI más estable, la descomposición del electrolito puede ser mejor evitar que se produzca en el ciclo celular, para reducir el consumo de Li, mejorar significativamente la célula Rendimiento cíclico
tipo imida sal de litio como un aditivo de electrolito, especialmente aditivos LiTFSI pueden mejorar significativamente el rendimiento del ciclo de la batería, que se debe principalmente a la película LiF SEI después de añadir LiTFSI, ánodo de grafito formada sobre la superficie más, la película es más SEI delgada más estable, reduciendo de este modo la descomposición del electrolito, se reduce la resistencia de la interfaz, pero desde el punto de vista de los datos experimentales actuales, de LiTFSI más aditivos adecuados para el uso a temperatura ambiente, a una temperatura alta de 40 ℃, en comparación con los aditivos de aditivos LiTFSI VC Sin una ventaja obvia.
