चूंकि सोनी पहला वाणिज्यिक लिथियम आयन बैटरी की शुरुआत की, ग्रेफाइट जैसे पदार्थ मुख्यधारा एनोड सामग्री ग्रेफाइट नकारात्मक इलेक्ट्रोड संभावित तेजी से लिथियम के बाद कमी, ली धातु नकारात्मक संभावित के करीब हो गया है, एक अच्छा एक की विशेषताओं लिथियम को बढ़ाने के लिए सक्षम है एक ठोस इलेक्ट्रोलाइट झिल्ली, कि है, हम: आयन बैटरी वोल्टेज, लिथियम आयन बैटरी की ऊर्जा घनत्व में वृद्धि, नहीं एक पहलू कार्बोनेट आधारित जैविक इलेक्ट्रोलाइट समाधान के अपघटन में कम क्षमता परिणाम, जिससे एक passivation परत के गठन है सामान्यतः एसईआई फिल्म के रूप में भेजा। हम आम तौर पर लगता है एसईआई, नकारात्मक इलेक्ट्रोड, इलेक्ट्रोलाइट समाधान महत्वपूर्ण, एसईआई फिल्म बचा जा सकता है और इलेक्ट्रोलाइट साथ सीधे संपर्क में नकारात्मक इलेक्ट्रोड, इलेक्ट्रोलाइट की कमी अपघटन की रक्षा के लिए है, जबकि ली + विलायक अणुओं के साथ बचा जा सकता है एम्बेडेड रहे थे, ग्रेफाइट के कारण नकारात्मक इलेक्ट्रोड के विस्तार, कम क्षमता गिरावट में जिसके परिणामस्वरूप। इस प्रकार, पहली डिजाइन विचार के दौरान इलेक्ट्रोलाइट समाधान के इलेक्ट्रोलाइट समाधान में निर्माताओं के बहुमत एक अधिक स्थिर एसईआई फिल्म बनाने के लिए कैसे, इस प्रकार एसईआई फिल्म पर विभिन्न additives की फिल्म की गुणवत्ता में सुधार करने में मदद करता है उभरते, इस तरह हमारी आम कुलपति, FEC के रूप में, आमतौर पर एसईआई फिल्म additives गठन किया जाता है। लेकिन हाल ही में शाह अब्दुल्ला विज्ञान और प्रौद्योगिकी से अध्ययन JunMing और दूसरों के (यह एक सुपर अमीर पता कर सकते हैं रुचि विश्वविद्यालयों है) मिल गया है, की भूमिका में एसईआई फिल्म लिथियम आयन बैटरी हम महत्वपूर्ण नहीं लगता था।
सह विलायक एम्बेडेड समस्याओं, विशेष रूप से पीसी विलायक, गंभीर नुकसान होता है कि ग्रेफाइट संरचना में जब सह एम्बेडेड, गंभीर नकारात्मक इलेक्ट्रोड ग्रेफाइट के लिए ग्रेफाइट Delamination नेतृत्व - ली + सबसे वाणिज्यिक लिथियम आयन बैटरी इलेक्ट्रोलाइट सॉल्वैंट्स का उपयोग कर हो जाएगा सामान्य रूप में चक्र प्रदर्शन। हमारा मानना है कि नकारात्मक इलेक्ट्रोड एसईआई फिल्म विलायक को रोकने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है एम्बेडेड रहे थे, का अध्ययन करता जून मिंग एट अल, पाया एसईआई फिल्म की तुलना में और लिथियम नमक (LiTFSI की) की में सुधार एकाग्रता और अधिक अकार्बनिक additives (LiNO3) विलायक सह मध्यनिवेश को रोकने में खेलते हैं।
क्यों आप मत कहो, हम पहले जून मिंग और दूसरों के प्रयोगों को देखो, जून मिंग इकट्ठे पहले ग्रेफाइट / धातु ली आधा कोशिकाओं, और फिर एक वाणिज्यिक इलेक्ट्रोलाइट में इंजेक्शन (LiPF6, 1mol / एल, चुनाव आयोग: डीएमसी = 1: 1), पहले निर्वहन प्रक्रिया में, ली की मध्यनिवेश, नकारात्मक इलेक्ट्रोड संभावित कम हो जाती है, और अपघटन इलेक्ट्रोलाइट की होती है, एसईआई फिल्म एसईआई फिल्म के बाद से बाद के चक्र में गठित बनाई है के साथ, चक्र एक बैटरी के बहुत चिकनी वक्र हो जाता है, इंगित करता है कि एसईआई फिल्म सुरक्षात्मक होने के लिए, लेकिन जब जून मिंग एनोड एसईआई फिल्म को हटा दिया, पुनः लोड आधा सेल, नए इलेक्ट्रोलाइट ईथर जोड़ने (1.0M / 0.4M इलेक्ट्रोलाइट समाधान है, यानी LITFSI, 1M ऊपर गठन किया गया है , LiNO3, 0.4M, राजभाषा विभाग / डीएमई = 1: 1, एक आम इलेक्ट्रोलाइट बैटरी ली-एस), पाया प्रारंभिक निर्वहन / प्रभारी प्रक्रिया अभी भी एक बड़ा अपरिवर्तनीय क्षमता, जो मुख्य रूप इलेक्ट्रोलिसिस की वजह से है का उत्पादन तरल सह विलायक अपघटन और एम्बेडिंग की वजह से नकारात्मक इलेक्ट्रोड सतह, लेकिन हम 2.5M (2.5M / 0.4M इलेक्ट्रोलाइट LITFSI, 2.5M, LiNO3, 0.4M को इलेक्ट्रोलाइट समाधान में लिथियम नमक की एकाग्रता में वृद्धि करता है, तो, राजभाषा विभाग / डीएमई = 1: ) 1 के बाद, यह काफी इलेक्ट्रोलाइट समाधान (ग नीचे दिखाया गया के अपघटन को दबाने के लिए संभव है)। तो जून मिंग बदले में एनोड एसईआई फिल्म एक ईथर 2.5M / 0.4M इलेक्ट्रोलाइट समाधान में बनाई है, आकाश 1.0M / 0.4M इलेक्ट्रोलाइट में वापस की एक कम एकाग्रता, और इलेक्ट्रोलाइट (नकारात्मक इलेक्ट्रोड की सतह के नीचे महत्वपूर्ण अपघटन होने के लिये शुरू होता है के रूप में दिखाया गया है) यह दर्शाता है कि घ 1) एसईआई झिल्ली लिपिड कार्बोनेट इलेक्ट्रोलाइट का गठन और ग्रेफाइट गैर-परतबंदी और छीलने से बचने के लिए बहुत प्रभावी नहीं, 2) लिथियम नमक की एकाग्रता को प्रभावी ढंग से ग्रेफाइट एनोड विफलता को दबा दिया जा सकता है वृद्धि हुई है।
तो LiTFSI इलेक्ट्रोलाइट की उच्च सांद्रता काफी ग्रेफाइट एनोड की स्थिरता में सुधार कर सकते हैं के कारण क्या है यह? यह अंत करने, जून मिंग LiTFSI इलेक्ट्रोलाइट योगों और आयोजित प्रयोगों के विभिन्न सांद्रता के साथ कॉन्फ़िगर किया गया है, परिणाम नीचे दिखाया गया है। से (इलेक्ट्रोलाइट प्रदर्शन गिरावट का 10M एकाग्रता अंजीर घ, देखा जा सकता है LiTFSI (1M से 1OM करने के लिए) की एकाग्रता बढ़ती है साथ, इलेक्ट्रोलाइट समाधान की स्थिरता काफी सुधार हुआ है जिसका मुख्य कारण उच्च सांद्रता, चिपचिपाहट और आयन गतिशीलता में वृद्धि में जिसके परिणामस्वरूप है मुश्किल), और LiNO3 इलेक्ट्रोलाइट में आगे इलेक्ट्रोलाइट की स्थिरता में सुधार करने के लिए जोड़ा जा सकता है। XRD द्वारा अध्ययन बताते हैं कि एक ग्रेफाइट reversibly डालने और निकालने ली + करने में सक्षम सामग्री के 2.5M / 0.4M इलेक्ट्रोलाइट समाधान की उच्च सांद्रता, लेकिन अधिक की एकाग्रता पर 1.0M / 0.4M कम इलेक्ट्रोलाइट, ग्रेफाइट गैर-परतबंदी में सह विलायक एम्बेडेड, अपरिवर्तनीय ली के लिए अग्रणी एम्बेडेड + होता है के बाद से।
ऊपर घटना के तंत्र अध्ययन करने के लिए, जून मिंग इलेक्ट्रोलाइट समाधान की संरचना की रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग कर अध्ययन किया गया, पढ़ाई इलेक्ट्रोलाइट में TFSI- आयनों और बातचीत की ताकत ली वर्तमान + के अनुसार कई अलग अलग रूपों रहे हैं दिखाने: नि: शुल्क 1) कम सांद्रता में, मुख्य रूप या होंठ FI TFSI- है, जब उठाने लिथियम नमक, TFSI: आयन फाई, होंठ ढीला आयन जोड़ी, तंग आयन जोड़ी polymerizable आयन जोड़ी AIP आईआईपी और प्रयोगात्मक डेटा पता चलता है कि - होंठ के लिए और आईआईपी संक्रमण कर देंगे, 2) राजभाषा विभाग की तुलना में, डीएमई बेहतर लिथियम नमक, इस तरह के TFSI- अधिक FI के रूप में मौजूद भंग करने में सक्षम, 3) काफी ली + -TFSI- के बीच बढ़ाया NO3- बातचीत।
सामान्य तौर पर, हमें विश्वास है कि के एक ली + गठन आवास के विलायक में भंग, आवास शामिल एक ऋणात्मक यानी, विलायक अणुओं होते हैं। आणविक गतिशीलता सिमुलेशन के घनत्व कार्यात्मक सिद्धांत का उपयोग कर जून मिंग, संरचना आवास विलायक के परिणाम के रूप में छवि में दिखाया गया है। ली + TFSI- हे के मॉडल और एक मजबूत बातचीत हो रही है, समाधान NO3- के बाद जोड़ा गया है, NO3- प्रतिस्थापित किया जा सकता solvated आवास TFSI- (आंकड़ा ङ) एक एवजी या विलायक अणु (पर अंजीर च), इतनी के रूप में कमजोर करने के लिए प्राप्त ली + - विलायक के बीच बातचीत का प्रभाव है, जबकि इसके बाद के संस्करण के अध्ययन में भी पता चला है कि solvation खोल की संरचना, जरूरी, उदाहरण के लिए विद्युत तटस्थ रखने के लिए, ई और एफ ऋणात्मक संरचना पर प्रस्तुत आंकड़ा जरूरत नहीं है। आगे यह भी एक बड़ा संरचना बनाने के लिए है, जिससे आगे कमजोर ली + ली के साथ बातचीत कर सकते हैं, - विलायक बाध्य करते हैं।
HOP आइसोमरों आदेश पैरामीटर डेटा भी साबित कर दिया कि ऊपर वर्णित परिणाम, सामान्य से अधिक आदेश पैरामीटर ली + में - विलायक और मजबूत के बीच बातचीत, जून मिंग पाया के समाधान 1.0M / 0.4M । LiNO3 विलायक बातचीत 2.5M के अलावा बिना / - 3.6, जब 2.5M / 0.4M सुधार करने के लिए लिथियम नमक एकाग्रता, आदेश पैरामीटर 1.8 तक की कमी का संकेत है कि लिथियम नमक एकाग्रता प्रभावी रूप से कम कर ली + वृद्धि कर सकते हैं के आदेश पैरामीटर विलायक बातचीत - 0M 4.7 की इलेक्ट्रोलाइट आदेश पैरामीटर, 1M / 0.4M LiNO3 तुलना में बहुत अधिक में इलेक्ट्रोलाइट जोड़ा जाता है, प्रभावी रूप से कम कर सकते हैं NO3- शो ली +।
जून मिंग हमें खोला एक नए विचार में इलेक्ट्रोलाइट समाधान के विकास का अध्ययन करते हैं - कम ली + - विलायक बातचीत, कुल विलायक एम्बेडेड ग्रेफाइट नकारात्मक इलेक्ट्रोड के चक्र प्रदर्शन को बढ़ाने को कम करने में कमी आई ली + -। विलायक बातचीत लिथियम नमक सुधार कर सकते हैं एकाग्रता, एक कमजोर भंग शक्ति राजभाषा विभाग विलायक प्रणाली का उपयोग कर इलेक्ट्रोलाइट के लिए एक अकार्बनिक नमक जोड़ने (जैसे, NaNO3 LiNO3 या की तरह) विलायक सह एम्बेडेड, इलेक्ट्रोलाइट समाधान के भविष्य के डिजाइन के लिए इसका मतलब है कि, में विशेष रूप से एस में इस तरह के एक महत्वपूर्ण कमी को प्राप्त करने का मतलब है सकारात्मक बैटरी में इलेक्ट्रोलाइट डिजाइन, सोच का एक नया तरीका प्रदान करता है एस बैटरी के सकारात्मक के आवेदन को बढ़ावा देने के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।
