O electrólito é um componente importante de bateria de iões de lítio, assumir o papel de condução de iões entre o eléctrodo positivo e o eléctrodo negativo, uma solução electrolítica baseada em carbonato convencional tem uma alta inflamabilidade, a solução electrolítica foi importante na combustão em fuga térmica o gerador de calor fontes, de acordo com a NASA engenheiro de teste 18650 em decomposição fuga térmica do calor-Excluindo a solução electrolítica, durante toda a fuga térmica irá energia 29-49kJ material de decomposição libertado, mas, uma vez libertado pelo electrólito de combustão energia contada, a instabilidade térmica da bateria de iões de litio-se para a energia libertada pela reacção de decomposição 119-175kJ (ver ligação: "NASA análise do espaço de iões de lítio bateria fuga térmica"), electrólito segurança visível bateria de iões de lítio impacto significativo., a fim de resolver o quebra-cabeças electrólitos de carbonato inflamáveis, líquidos iônicos têm sido desenvolvidos, solventes fluorados, etc., mas por causa do custo, a condutividade desses eletrólitos e outras questões não tem sido amplamente utilizada, Wuhan Universidade de Ziqi Zeng et al., Desenvolveram um eletrólito de fosfato de alta concentração (Li: solvente molecule = 1: 2) (ver link: "Universidade de Wuhan para desenvolver eletrólitos não combustíveis de alta segurança"), Porção das moléculas de solvente e solvatado Li + formar o invólucro, enquanto se mantém as características da solução electrolítica incombustível, melhora significativamente a eficiência coulombica e estabilidade do ciclo.
Embora Wuhan University desenvolvido um electrólito inflamável resolver o problema, mas requer o uso de solventes LiFSI fosfato de lítio electrólito de sal e uma concentração elevada, aumentando o custo do electrólito. Recentemente, Hieu Quang Pham Chungnam Universidade Nacional com base na solução electrolítica baseada em carbonato convencional na solução electrolítica desenvolvido um não-combustível, o seu método é o electrólito convencional (LiPF6 1M e o solvente foi PC) foi adicionado carbonato de dietilo a fluoroetileno DFDEC, num electrólito Ao queimar, os íons F no eletrólito se combinarão com os íons H para atingir a finalidade de suprimir a combustão.
Geralmente PC existir como um co-solvente moléculas de solvente incorporados em questão, mas se o filme é capaz de formar um SEI estável é assim suprimida pode ser co-embedded PC problema, de modo Hieu Quang Pham adicionado à solução electrolítica 1% FEC aditivo para ajudar a formar um melhor filme SEI na superfície do eletrodo negativo, inibindo o problema de co-incorporação do PC.
Depois de C pode ser visto a partir da FIG PC quando apenas o solvente, a solução electrolítica podem ser facilmente inflamáveis, mas adicionados em diferentes proporções da solução electrolítica acima descrito DFDEC (PC: DFDEC = 1: 9, 2: 8, Depois de 3: 7 e 4: 6), o eletrólito não irá queimar.
A estabilidade electroquímica do electrólito é nossas preocupações, a energia HOMO DFDEC -13.11eV, menos do que CE (-12.86eV) e EMC (-12.71eV), de modo que o solvente DFDEC resistência à oxidação melhor do que a superfície do eléctrodo positivo CE , o EMC e outros solventes orgânicos convencionais, varreduras polarização linear também confirmou que este, usando PC, um electrólito solvente DFDEC apareceu primeira fraco pico de oxidação por volta 4.32V, 5.7V são, em seguida, até que nenhuma oxidação ocorreu significativa Pico, a estabilidade eletroquímica é muito melhor do que o eletrólito de carbonato tradicional.
FIG c é a relação de PC solvente misto diferente / DFDEC de curva de desempenho de electrólito de circulação entre 2.0-5.0V pode ser visto PC: DFDEC = 1: 9 a má circulação de electrólito desempenho, capacidade de retenção após 50 ciclos foi apenas 49% (material Li1.13Mn0.463Ni0.203Co0.203O2 positivo de eléctrodos; LMNC, o eléctrodo negativo é um metal Li, botão célula), e a proporção de 3: 7, o desempenho do electrólito é melhor, até à capacidade de 280mAh / g, a taxa de retenção de capacidade pode atingir 93% após 50 ciclos e a primeira eficiência de Coulomb alcança 79%.
A fim de verificar o desempenho da solução de electrólito em toda a bateria Hieu Quang Pham LMNC a um eléctrodo positivo, um eléctrodo negativo de grafite preparada célula completa, de células de botão e usando o bom desempenho em 3: 7 rácio do electrólito, como se mostra a partir da fig. os resultados do teste, a célula completa usando a primeira solução electrolítica para melhorar a eficiência de 72%, a 100 ciclos da taxa de retenção de capacidade de cerca de 66% (2.5-4.85V), em comparação com a solução electrolítica com base em carbonato convencional tem uma muito grande melhorou, mas ainda caindo declínio mais rápido, principalmente por causa da incapacidade de formar um bom filme SEI, PC questão incorporado foram, portanto, ocorrer no PC grafite solvente, grafite levar a delaminação e lascamento. para resolver este problema Hieu QuangPham a adicionou-se a solução de electrólito de cima e o FEC 1% em peso da superfície de eléctrodo negativo para ajudar a formar uma película SEI mais estável. a partir da figura pode ser visto depois da primeira eficiência da célula total do FEC é adicionado para aumentar a 73%, a 100 ciclos a taxa de retenção da capacidade nitidamente melhorou para 80%.
Factores DFDEC fim de melhorar o desempenho da bateria de iões de lítio a um ciclo de alta tensão, a superfície Hieu Quang Pham LMNC antes e após a análise elementar ciclo valência XPS (mostrado abaixo), a partir de A pode ser visto na FIG carbonato convencional solução de electrólito à base de circulação superfície LNMC contém cerca de 31% de iões Mn2 +, que é Mn4 + e Mn2 + Mn4 +, após redução para Mn3 +, ocorrência de reacção LNMC desproporcionação da superfície da partícula, gerado por redução com uma valência de Mn elemento, para manter o equilíbrio de carga, LMNC correspondentemente perder algum material ó, fazendo assim com que o material para alterar de uma estrutura em espinela, a estrutura em camadas, mas quando se utiliza o PC :. DFDEC = 3: 7 na solução electrolítica, pode-se observar apenas o LNMC superfície a 26% de Mn3 +, se adicionou 1% em peso em relação do FEC Mn3 + caiu para 18%, indicando que o PC, utilizando o novo DFDEC solvente bem misturada da solução electrolitica é melhorada material de LMNC estabilidade da interface a uma alta tensão .
Pode ser visto a partir da figura B-2, o material que forma a superfície após o ciclo camada superficial LMNC de não-uniforme na solução electrolítica convencional compreendendo principalmente OP-F3-y (OR) y, PF- contendo composto, ésteres de carboxilato e outros semelhantes, enquanto que estão no microscópio electrónico de transmissão foi observada para expor uma região de estrutura de espinela perto da posição da superfície da superfície de eléctrodo negativo também foi detectada Mn, Ni e outros elementos, indica que na solução electrolítica convencional em LMNC fraca estabilidade. no entanto, a uma tensão elevada no PC solução electrolítica DFDEC misturadas (adicionadas FEC) em, material de superfície LMNC é formado de uma camada fina (9 nM), uma película de superfície lisa e uniforme, e um material de estrutura em camadas LMNC Ele também tem uma boa retenção, o que mostra que, comparado ao tradicional, o novo eletrólito pode estabilizar melhor a estrutura do LMNC sob alta tensão, reduzir o decaimento estrutural e a dissolução dos elementos de metal de transição e melhorar o desempenho do ciclo.
aditivos retardantes de chama tipicamente terá um impacto negativo sobre o desempenho da bateria de iões de litio, e por isso raramente utilizado na prática, Hieu Quang Pham DFDEC pela adição de um carbonato num solvente convencional (PC) de electrólito, os carbonatos de electrólitos, tais Ele também possui propriedades não combustíveis, mantendo bom desempenho eletroquímico e adicionando uma pequena quantidade de FEC para ajudar a formar um melhor filme SEI, inibindo o problema de co-incorporação de PC, melhorando ainda mais o eletrólito O desempenho e o uso de aditivos DFDEC também melhoram a estabilidade do ciclo do eletrólito em alta tensão, o que é de grande importância para a aplicação de materiais de alta tensão da próxima geração.
