Depuis Sony a introduit la première batterie au lithium-ion commercial, un matériau de type graphite a été l'électrode matériau anode ordinaire graphite négatif baisse potentielle rapide après lithium, proche du potentiel négatif de métal Li, les caractéristiques d'un bon est en mesure d'améliorer lithium tension de la batterie ion, ce qui augmente la densité d'énergie de la batterie au lithium-ion, est pas un aspect de faibles résultats potentiels dans la décomposition de la solution d'électrolyte organique à base de carbonate, formant ainsi une couche de passivation: une membrane à électrolyte solide, qui est, nous communément appelé le film SEI. on trouve généralement SEI est de protéger l'électrode négative, la solution électrolytique critique, le film SEI peut être évité et l'électrode négative en contact direct avec l'électrolyte, la décomposition de la réduction de l'électrolyte, tout peut être évité Li + avec des molécules de solvant ont été intégrées, ce qui provoque le graphite l'expansion de l'électrode négative, entraînant une baisse de la capacité réduite. ainsi, la plupart des fabricants dans la solution électrolytique de la solution électrolytique au cours de la première considération de conception est la façon de former un film SEI plus stable, contribuant ainsi à améliorer la qualité du film de divers additifs sur le film SEI Emergents, comme notre commune VC, FEC, sont couramment utilisés additifs formant un film SEI. mais récemment, du roi Abdallah science et la technologie Des études (ce qui est une université super-riches et les intéressés peuvent trouver) de JUNMING et d'autres ont trouvé, les batteries lithium-ion de film boréaux le rôle ne nous pensons pas importante.
problèmes embarqués co-solvant, en particulier un solvant de PC, de graves dommages se produit que lors d'une co-intégré dans la structure du graphite, du plomb de délaminage de graphite à l'électrode négative grave Graphite - Li + la plupart des solvants d'électrolyte de la batterie au lithium-ion commercial se produira en utilisant rendement cycle. en général, nous pensons que le film d'électrode négative SEI joue un rôle essentiel dans la prévention du solvant ont été embarqués, des études juin Ming et al ont trouvé, par rapport au film SEI et d'améliorer le sel de lithium (LiTFSI de) de la concentration et d'autres additifs inorganiques (LiNO3) dans la prévention de co-intercalation du solvant.
Pourquoi dites-vous, nous regardons d'abord les juin expériences Ming et d'autres, Jun Ming assemblé premier graphite / métal Li demi-cellules, puis injecté dans un électrolyte commercial (LiPF6, 1 mol / L, EC: DMC = 1: 1), dans le premier processus de décharge, avec l'intercalation de Li, les diminutions possibles d'électrode négative, et la décomposition de l'électrolyte se produit, le film SEI formé dans le cycle subséquent depuis le film SEI est formé, le cycle devient courbe très lisse d'une batterie, indique que le film SEI soit protectrice, mais quand juin Ming a été formée au-dessus de l'anode un film SEI enlevé, cellule rechargé moitié, en ajoutant nouveau éther d'électrolyte (1,0M / 0,4M solution d'électrolyte, à savoir LiTFSI, 1M , LiNO3, 0,4M, DOL / DME = 1: 1, une batterie à électrolyte commun Li-S), le processus de décharge / charge initiale trouvé produit encore une grande capacité irréversible, ce qui est principalement dû à l'électrolyse décomposition co-solvant liquide et la surface de l'électrode négative causée par enrobage, mais si l'on augmente la concentration de sel de lithium dans la solution d'électrolyte à 2,5 M (2,5 M / 0,4 M LiTFSI d'électrolyte, 2,5M, LiNO3, 0,4M, DOL / DME = 1: ) après 1, il est possible de supprimer de manière significative la décomposition de la solution électrolytique (illustré ci-dessous c). puis juin Ming A son tour l'anode un film SEI est formé dans un éther 2,5M / 0,4M solution d'électrolyte, une faible concentration de l'éther de nouveau dans l'électrolyte 1,0 M / 0,4 M, et l'électrolyte commence à se produire une décomposition significative (au-dessous de la surface de l'électrode négative comme représenté) indiquant que D 1) les lipides de la membrane électrolyte SEI carbonate formé et peu efficace pour éviter la délamination de graphite et le pelage; 2) augmenter la concentration du sel de lithium peut être supprimée efficacement défaillance de l'anode en graphite.
Alors, quelle est la cause de la forte concentration d'électrolyte LiTFSI peut améliorer de manière significative la stabilité de l'anode en graphite il? A cette fin, Jun Ming sont configurés avec différentes concentrations de formulations d'électrolytes LiTFSI et expériences réalisées, les résultats présentés ci-dessous. De la figure d peut être vu, avec une concentration croissante de LiTFSI (de 1 M à 1OM), la stabilité de la solution électrolytique est considérablement améliorée (concentration de 10 M de la dégradation des performances de l'électrolyte est principalement en raison des concentrations élevées, entraînant une augmentation de la viscosité et de la mobilité ionique difficile), et LiNO3 dans l'électrolyte peut être ajouté pour améliorer encore la stabilité de l'électrolyte. par des études XRD montrent que des concentrations plus élevées de solution d'électrolyte 2,5 M / 0,4 M d'un matériau de graphite capable d'insérer réversiblement et l'extraction de Li +, mais une concentration de plus Electrolyte bas 1,0M / 0,4M, dû au graphite dans le rôle de co-solvant sous l'action de l'exfoliation, entraînant Li + irréversible.
Afin d'étudier le mécanisme du phénomène ci-dessus, Jun Ming en utilisant la spectroscopie Raman de la structure de la solution électrolytique ont été étudiés, les études montrent des ions TFSI- dans l'électrolyte et la force de l'interaction Li Il y a beaucoup de formes différentes selon la présente +: gratuit ion FI, la paire d'ions lâche à lèvres, paire d'ions polymérisable paire d'ions étanche AIP PII et les données expérimentales montrent que: 1) à des concentrations plus faibles, la forme principale ou le LIP FI TFSI- est, lorsque le sel de lithium de levage, TFSI - LIP passera à et PII; 2) par rapport à DOL, DME mieux à même de dissoudre le sel de lithium, tel TFSI- plus présente sous la forme de FI; 3) NO3- améliorée de manière significative entre Li + -TFSI- Interaction
En général, nous pensons que la formation d'un Li + dissous dans le solvant du boîtier, le boîtier comprenant un tensioactif anionique à savoir, contiennent des molécules de solvant. Juin Ming en utilisant la théorie de la densité fonctionnelle à la simulation de dynamique moléculaire, les résultats de la structure logeant le solvant Comme montré dans la figure ci-dessus, Li + a une forte interaction avec O dans TFSI-, et NO3- peut remplacer TFSI- dans l'enveloppe solvatée (Figure e) ou remplacer la molécule de solvant la figure f), de manière à obtenir affaibli Li + - effet de l'interaction entre le solvant alors que les études ci-dessus ont également montré que la structure de la coque solvatation, ne doit pas nécessairement garder électriquement neutre, par exemple, la figure présentée sur la structure électronégatif e et f. Peut en outre interagir avec Li + pour former une structure plus grande, affaiblissant davantage la force de Li + -solvent.
HOP isomères des données de paramètres de commande ont également prouvé que les résultats décrits ci-dessus, en général, plus le paramètre d'ordre Li + - interaction entre le solvant et le plus fort, juin Ming ont trouvé une solution 1,0M / 0,4M de paramètre d'ordre de 3,6, lorsque la concentration en sel de lithium afin d'améliorer la 2,5M / 0,4M, le paramètre d'ordre a diminué à 1,8, ce qui indique que la concentration en sel de lithium peut améliorer efficacement le Li + réduit -. LiNO3 sans addition d'interactions solvant 2,5M / Le paramètre d'ordre de l'électrolyte 0M est 4,7, ce qui est beaucoup plus élevé que l'électrolyte 1M / 0,4M avec l'addition de LiNO3, ce qui indique que NO3- peut effectivement réduire l'interaction Li + -solvant.
Juin Ming Etudions le développement de la solution électrolytique dans l'ouverture d'une nouvelle idée - réduit Li + - interaction solvant, ce qui réduit le total de solvant intégré améliorer les performances du cycle de graphite électrode négative a diminué Li + -. Interactions solvant peut améliorer le sel de lithium concentration, en utilisant une faible dissolution système solvant puissance DOL, l'addition d'un sel inorganique à l'électrolyte (par exemple, NaNO3 LiNO3 ou analogue) des moyens pour réaliser une telle réduction significative dans le solvant co-intégré, ce qui signifie pour la conception future de la solution électrolytique, en particulier S La conception de l'électrolyte de batterie positive fournit une nouvelle idée, qui est d'une grande importance pour l'application de la batterie S positive.
