فیلم SEI قرهی کشیده شده است؛ چه کسی آینده طراحی الكترولیتی را هدایت خواهد كرد؟

از آنجا که سونی معرفی اولین باتری یون لیتیوم تجاری، مواد مثل گرافیت دارد آند جریان اصلی مواد گرافیت منفی الکترود بالقوه کاهش سریع پس از لیتیوم، نزدیک به پتانسیل لی فلز منفی بوده است، از ویژگی های خوب قادر به افزایش لیتیوم است ولتاژ باتری یون، افزایش چگالی انرژی باتری لیتیوم یون، یک جنبه نتایج بالقوه کم در تجزیه محلول الکترولیت آلی مبتنی بر کربنات، در نتیجه تشکیل یک لایه غیر فعال نیست: یک غشاء الکترولیت جامد، است که، ما معمولا به عنوان فیلم SEI اشاره شده است. ما به طور کلی پیدا SEI است برای محافظت از الکترود منفی، راه حل های الکترولیتی انتقادی، فیلم SEI می تواند اجتناب شود و الکترود منفی در تماس مستقیم با الکترولیت، کاهش تجزیه الکترولیت، در حالی که لی + می تواند با مولکول های حلال اجتناب تعبیه شده بودند، باعث گرافیت گسترش الکترود منفی، و در نتیجه کاهش ظرفیت کاهش می یابد. بنابراین، اکثر تولید کنندگان در محلول الکترولیت از راه حل های الکترولیتی در طول در نظر اول طراحی شده است که چگونه به شکل یک فیلم SEI با ثبات تر، در نتیجه کمک به بهبود کیفیت فیلم از مواد افزودنی مختلف در فیلم SEI یک جریان بی پایان، مانند VC معمولی ما، FEC، به طور معمول از مواد افزودنی تشکیل دهنده فیلم SEI استفاده می شود، اما اخیرا از شاه عبدالله مطالعات JunMing و دیگران (این یک دانشگاه فوق العاده ثروتمند علاقه مند می توانند پیدا کردن است) پیدا کرده اند، SEI باتری فیلم های لیتیوم یون در نقش آیا ما نمی فکر می کنم مهم است.

مشکلات تعبیه شده شرکت و حلال، به ویژه حلال کامپیوتر، آسیب شدید رخ می دهد که زمانی که شرکت های جاسازی شده در ساختار گرافیت، گرافیت لایه لایه شدن منجر به جدی گرافیت برق منفی - لی + بسیاری از حلال های الکترولیت لیتیوم تجاری باتری یون با استفاده از رخ خواهد داد چرخه عملکرد. به طور کلی، ما معتقدیم که الکترود منفی فیلم SEI نقش مهمی در جلوگیری از حلال را بازی می کند تعبیه شده بودند، مورد مطالعه قرار ژوئن مینگ و همکاران پیدا شده است، در مقایسه با فیلم SEI و بهبود نمک لیتیم (از LiTFSI) از غلظت و افزودن مواد معدنی (LiNO3) نقش مهمی در پیشگیری از همبستگی حلال دارند.

چرا شما می گویید، ما برای اولین بار در ژوئن مینگ و دیگران آزمایش نگاه کنید، ژوئن مینگ مونتاژ اول گرافیت / فلز لی نیم سلول، و سپس به یک الکترولیت تجاری تزریق (LiPF6، 1mol / L، EC: DMC = 1: 1)، در فرآیند ترخیص اول، با میان لایه هایی از لی، الکترود منفی کاهش بالقوه، و تجزیه الکترولیت رخ می دهد، فیلم SEI تشکیل در چرخه بعدی از فیلم SEI تشکیل شده است، چرخه منحنی بسیار صاف از یک باتری می شود، نشان می دهد که فیلم SEI به محافظ، اما زمانی که ژوئن مینگ در بالا آند فیلم SEI حذف، بارگذاری مجدد نیم سلول، با اضافه کردن اتر الکترولیت جدید (1.0M / 0.4M محلول الکترولیت، به عنوان مثال LITFSI، 1M تشکیل شده است ، LiNO3، 0.4M، DOL / DME = 1: 1، یک باتری الکترولیت رایج لی-S)، روند ترخیص / شارژ اولیه پیدا شده است هنوز به تولید ظرفیت غیر قابل برگشت بزرگ، است که عمدتا به دلیل الکترولیز تجزیه مایع شرکت حلال و سطح الکترود منفی ناشی از تعبیه، اما اگر ما افزایش غلظت نمک لیتیم در محلول الکترولیت به 2.5M (2.5M / 0.4M LITFSI الکترولیت، 2.5M، LiNO3، 0.4M، DOL / DME = 1: ) پس از 1، ممکن است به طور قابل توجهی تجزیه از راه حل های الکترولیتی (زیر نشان داده شده ج سرکوب). سپس ژوئن مینگ به نوبه خود آند فیلم SEI در یک / 0.4M 2.5M محلول الکترولیت اتر تشکیل، غلظت کم از اتر به 1.0M / 0.4M الکترولیت، و الکترولیت شروع به رخ می دهد تجزیه قابل توجهی (در زیر سطح الکترود منفی به عنوان نشان داده شده) نشان می دهد که د چربی 1) غشاء الکترولیت SEI کربنات تشکیل و بسیار موثر برای جلوگیری از لایه لایه شدن گرافیت و لایه برداری، 2) افزایش غلظت نمک لیتیوم را می توان به طور موثر سرکوب شکست گرافیت آند.

پس چه علت بالا بودن غلظت الکترولیت LiTFSI می توانید به طور قابل توجهی بهبود ثبات آند گرافیت است؟ برای این منظور، ژوئن مینگ با غلظت های مختلف فرمولاسیون الکترولیت LiTFSI و آزمایش های انجام پیکربندی، نتایج زیر نشان داده شده از است د دیده می شود، با افزایش غلظت LiTFSI (از 1M به 1OM)، ثبات از راه حل های الکترولیتی قابل توجهی بهبود یافته (غلظت 10M از تخریب عملکرد الکترولیت عمدتا به دلیل غلظت بالا است، و در نتیجه افزایش ویسکوزیته و یون تحرک دشوار) و LiNO3 در الکترولیت می تواند اضافه شود برای بهبود بیشتر ثبات الکترولیت. توسط XRD مطالعات نشان می دهد که در غلظت های بالاتر از 2.5M / 0.4M محلول الکترولیت از یک ماده گرافیت قادر به برگشت پذیر قرار دادن و استخراج لی +، اما غلظت بیشتر 1.0M / 0.4M الکترولیت پایین، از لایه لایه شدن گرافیت در شرکت حلال تعبیه شده، که منجر به غیر قابل برگشت لی تعبیه شده + رخ می دهد.

به منظور مطالعه مکانیسم پدیده فوق، ژوئن مینگ با استفاده از طیف سنجی رامان از ساختار محلول الکترولیت، مورد مطالعه قرار گرفتند مطالعات نشان می دهد TFSI- یون در الکترولیت و قدرت تعامل لی بسیاری از اشکال مختلف با توجه به در حال حاضر + وجود دارد: رایگان یون FI، لب جفت یون شل، IIP جفت یون تنگ یون polymerizable جفت AIP و داده های تجربی نشان می دهد که: 1) در غلظت پایین تر، به شکل اصلی یا LIP FI TFSI- است، هنگامی که بلند کردن نمک لیتیوم، TFSI - LIP و IIP انتقال خواهد؛ 2) در مقایسه با DOL، DME بهتر قادر به حل کردن نمک لیتیوم، مانند TFSI- در حال حاضر بیشتر در قالب FI؛ 3) NO3- به طور قابل توجهی بین لی + -TFSI- افزایش یافته تعامل.

به طور کلی، به اعتقاد ما از شکل گیری یک لی + حل شده در حلال از مسکن، مسکن متشکل از آنیونی به عنوان مثال، حاوی مولکول های حلال. ژوئن مینگ با استفاده از نظریه تابعی چگالی به شبیه سازی دینامیک مولکولی، نتایج حاصل از ساختار مسکن حلال همانطور که در شکل. مدل های لی + TFSI- ای و داشتن یک تعامل قوی، راه حل پس از NO3- اضافه شد، NO3- می تواند جایگزین TFSI- مسکن solvated (شکل e) یک مولکول جایگزین یا حلال (در است ج)، بنابراین برای دستیابی به تضعیف لی + - اثر تعامل بین حلال در حالی که مطالعات فوق نشان داد که ساختار پوسته حلال پوشی است، لزوما نیازی به نگه داشتن الکتریکی خنثی، برای مثال، شکل ارائه شده بر روی ایمیل و ساختار الکترونگاتیو F. می تواند بیشتر با Li + ارتباط برقرار کند تا یک ساختار بزرگتر را شکل دهد، و نیروی Solvent + Li + را تضعیف می کند.

HOP ایزومرهای داده پارامتر نظم نیز ثابت کرد که نتایج در بالا شرح، به طور کلی بیشتر پارامتر نظم لی + - تعامل بین حلال و قوی تر، ژوئن مینگ پیدا شده است راه حل 1.0M / 0.4M از پارامتر نظم 3.6، زمانی که غلظت نمک لیتیوم برای بهبود 2.5M / 0.4M، پارامتر نظم کاهش به 1.8، نشان می دهد که غلظت نمک لیتیوم موثر می تواند افزایش کاهش لی + - LiNO3 بدون افزودن تعاملات حلال 2.5M / 0M پارامتر الکترولیت سفارش از 4.7، بسیار بالاتر از 1M / 0.4M LiNO3 در الکترولیت اضافه شده است، به طور موثر می تواند به کاهش را نشان می دهد NO3- لی + - تعامل حلال.

ژوئن مینگ اجازه دهید ما توسعه راه حل های الکترولیتی در را باز کرد یک ایده جدید مطالعه - کاهش لی + - تعامل حلال، کاهش حلال ها تعبیه شده افزایش عملکرد چرخه الکترود گرافیت منفی کاهش لی + - تعامل حلال می تواند نمک لیتیوم بهبود تمرکز، با استفاده از یک حل DOL قدرت سیستم حلال ضعیف، اضافه کردن یک نمک معدنی به الکترولیت (به عنوان مثال، NaNO3 LiNO3 یا مانند آن) به معنی برای رسیدن به چنین کاهش قابل توجهی در-شرکت تعبیه شده حلال، این بدان معناست که برای طراحی آینده از راه حل های الکترولیتی، به ویژه S طراحی الکترولیت باتری مثبت یک ایده جدید را فراهم می کند که اهمیت زیادی برای استفاده از باتری S مثبت دارد.