အရင်းအမြစ်: စွမ်းအင်ခေါင်းဆောင်သစ်, by
စိတ္တဇ- လက်ရှိတွင်၊ လုပ်ငန်းသုံး လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီမှ လီသီယမ်ဆားများသည် အဓိကအားဖြင့် LiPF6 နှင့် LiPF6 တို့သည် အီလက်ထရိုလစ်အား အလွန်ကောင်းမွန်သော လျှပ်စစ်ဓာတုဆိုင်ရာ စွမ်းဆောင်ရည်ကို ပေးစွမ်းသော်လည်း LiPF6 သည် အပူနှင့် ဓာတုဗေဒဆိုင်ရာ တည်ငြိမ်မှု ညံ့ဖျင်းပြီး ရေနှင့် အလွန်ထိခိုက်လွယ်သည်။
လက်ရှိတွင်၊ စီးပွားရေးလုပ်ငန်းသုံး လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီမှ လီသီယမ်ဆားများသည် အဓိကအားဖြင့် LiPF6 နှင့် LiPF6 တို့သည် အီလက်ထရိုလစ်အား အလွန်ကောင်းမွန်သော လျှပ်စစ်ဓာတုဆိုင်ရာ စွမ်းဆောင်ရည်ကို ပေးစွမ်းသည်။သို့သော်လည်း LiPF6 သည် အပူနှင့် ဓာတုဗေဒ တည်ငြိမ်မှု ညံ့ဖျင်းပြီး ရေနှင့် အလွန် ထိလွယ်ရှလွယ်ပါသည်။H2O ပမာဏ အနည်းငယ်၏ လုပ်ဆောင်ချက်အောက်တွင်၊ HF ကဲ့သို့သော အက်ဆစ်ဓာတ်များ ပြိုကွဲသွားမည်ဖြစ်ပြီး၊ ထို့နောက် အပြုသဘောဆောင်သော ပစ္စည်းသည် ပျက်စီးသွားမည်ဖြစ်ပြီး၊ အကူးအပြောင်း သတ္တုဒြပ်စင်များ အရည်ပျော်သွားကာ SEI ဖလင်ကို ဖျက်ဆီးရန် အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်း၏ မျက်နှာပြင်ကို ရွှေ့ပြောင်းသွားမည်ဖြစ်သည်။ ရလဒ်များအရ SEI ဖလင်သည် ဆက်လက်ကြီးထွားလာပြီး လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများ၏ စွမ်းဆောင်ရည် ဆက်တိုက်ကျဆင်းလာမှုကို ဦးတည်စေသည်။
ဤပြဿနာများကို ကျော်လွှားရန်အတွက် လူများသည် imide ၏ လီသီယမ်ဆားများကို ပိုမိုတည်ငြိမ်သော H2O နှင့် LiTFSI၊ lifsi နှင့် liftfsi ကဲ့သို့သော လစ်သီယမ်ဆားများကဲ့သို့ ပိုမိုကောင်းမွန်သော အပူဓာတ်နှင့် ဓာတုတည်ငြိမ်မှုရှိသော imide ၏ လီသီယမ်ဆားများကို ကုန်ကျစရိတ်အချက်များနှင့် လီသီယမ်ဆားများ၏ anions များဖြင့် ကန့်သတ်ထားသည်ဟု မျှော်လင့်ခဲ့ကြသည်။ LiTFSI ကဲ့သို့သော Al foil ၏ corrosion စသည်တို့ကိုဖြေရှင်းမရနိုင်ပါ၊ LiTFSI လီသီယမ်ဆားကိုလက်တွေ့တွင်အသုံးမပြုပါ။မကြာသေးမီက၊ ဂျာမန် HIU ဓာတ်ခွဲခန်းမှ VARVARA sharova သည် imide lithium ဆားများကို electrolyte additives အဖြစ် အသုံးချခြင်းအတွက် နည်းလမ်းသစ်ကို ရှာဖွေတွေ့ရှိခဲ့သည်။
Li-ion ဘက်ထရီတွင် ဂရပ်ဖိုက်အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်း၏ အလားအလာနည်းပါးမှုသည် SEI ဖလင်ဟုခေါ်သော passivation အလွှာအဖြစ် ၎င်း၏မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ electrolyte များ ပြိုကွဲသွားစေသည်။SEI ဖလင်သည် အနုတ်မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ electrolyte ပြိုကွဲခြင်းမှ တားဆီးနိုင်သည်၊ ထို့ကြောင့် SEI ဖလင်၏ တည်ငြိမ်မှုသည် လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများ၏ စက်ဝန်းတည်ငြိမ်မှုအပေါ်တွင် အရေးပါသော လွှမ်းမိုးမှုရှိပါသည်။Lithium ဆားများဖြစ်သည့် LiTFSI ကို စီးပွားဖြစ် electrolyte ၏ solute အဖြစ် အချိန်အတော်ကြာအောင် အသုံးမပြုနိုင်သော်လည်း ဖြည့်စွက်ပစ္စည်းများအဖြစ် အသုံးပြုထားပြီး အလွန်ကောင်းမွန်သော ရလဒ်များကို ရရှိခဲ့သည်။VARVARA sharova စမ်းသပ်ချက်တွင် electrolyte တွင် 2wt% LiTFSI ထည့်ခြင်းဖြင့် lifepo4/ graphite ဘက်ထရီ၏ စက်ဝန်းစွမ်းဆောင်ရည်ကို ထိရောက်စွာ မြှင့်တင်ပေးနိုင်သည်- 20 ℃ တွင် 600 cycles ရှိပြီး စွမ်းဆောင်ရည်ကျဆင်းမှုသည် 2% ထက်နည်းပါသည်။ထိန်းချုပ်မှုအုပ်စုတွင်၊ 2wt% VC ပေါင်းထည့်သည့် အီလက်ထရောနစ်ကို ထည့်ထားသည်။တူညီသောအခြေအနေများအောက်တွင်၊ ဘက်ထရီ၏စွမ်းရည်ကျဆင်းမှုသည် 20% ခန့်ရောက်ရှိသည်။
လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများ၏ စွမ်းဆောင်ရည်အပေါ် မတူညီသော ဖြည့်စွက်ပစ္စည်းများ၏ အကျိုးသက်ရောက်မှုကို အတည်ပြုရန်အတွက် lp30 ဗလာအုပ်စု (EC: DMC = 1:1) နှင့် VC၊ LiTFSI၊ lifsi နှင့် liftfsi ပါသော စမ်းသပ်အုပ်စုကို varvarvara sharova မှ ပြင်ဆင်ခဲ့သည် အသီးသီး။ဤ electrolytes များ၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို ခလုတ်တစ်ဝက်ဆဲလ်နှင့် ဆဲလ်အပြည့်ဖြင့် အကဲဖြတ်ခဲ့သည်။
အထက်ဖော်ပြပါပုံသည် အလွတ်ထိန်းချုပ်မှုအုပ်စုနှင့် စမ်းသပ်အုပ်စု၏ electrolytes များ၏ voltammetric မျဉ်းကွေးများကို ပြသထားသည်။လျှော့ချရေးလုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း၊ EC ပြိုကွဲမှုလျော့ချခြင်းနှင့် သက်ဆိုင်သော 0.65v ခန့်ရှိသော အလွတ်အုပ်စု၏ electrolyte တွင် သိသာထင်ရှားသော လက်ရှိအထွတ်အထိပ်ကို သတိပြုမိခဲ့သည်။VC ပေါင်းထည့်ထားသော စမ်းသပ်အုပ်စု၏ ပြိုကွဲပျက်စီးမှု လက်ရှိအထွတ်အထိပ်သည် မြင့်မားသောအလားအလာသို့ ကူးပြောင်းသွားသည်၊ အကြောင်းမှာ အဓိကအားဖြင့် VC ပေါင်းထည့်သည့်ဗို့အားသည် EC ထက်ပိုမိုမြင့်မားသောကြောင့်ဖြစ်ပြီး၊ ထို့ကြောင့်၊ EC ကိုကာကွယ်ပေးသော ပြိုကွဲမှုသည် ပထမဆုံးဖြစ်ပေါ်လာခြင်းဖြစ်သည်။သို့သော်၊ LiTFSI၊ lifsi နှင့် littfsi ပေါင်းထည့်ထားသော electrolyte ၏ voltammetric မျဉ်းကွေးများသည် imide additives များသည် EC ပျော်ဝင်ခြင်း၏ပြိုကွဲခြင်းကို မလျှော့ချနိုင်ကြောင်း ညွှန်ပြသော အလွတ်အုပ်စုများနှင့် သိသိသာသာကွာခြားမှုမရှိပါ။
အထက်ပါပုံသည် မတူညီသော electrolytes များတွင် graphite anode ၏ electrochemical စွမ်းဆောင်ရည်ကို ပြသသည်။ပထမအားသွင်းခြင်းနှင့် ထုတ်လွှတ်ခြင်း၏ ထိရောက်မှုမှ၊ အလွတ်အုပ်စု၏ coulomb ထိရောက်မှုသည် 93.3% ရှိပြီး LiTFSI ရှိသော အီလက်ထရောနစ်များ၏ ပထမဆုံးထိရောက်မှု၊ lifsi နှင့် liftfsi တို့သည် 93.3%, 93.6% နှင့် 93.8% အသီးသီးရှိသည်။သို့သော်၊ VC ပေါင်းထည့်ခြင်းဖြင့် electrolytes ၏ပထမဆုံးထိရောက်မှုမှာ 91.5% သာရှိပြီး အဓိကအားဖြင့် ဂရပ်ဖိုက်၏ပထမလစ်သီယမ်ပေါင်းစပ်မှုအတွင်း VC သည် ဂရပ်ဖိုက် anode ၏မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင်ပြိုကွဲသွားပြီး Li ကိုပိုမိုစားသုံးသောကြောင့်ဖြစ်သည်။
SEI ဖလင်၏ဖွဲ့စည်းမှုသည် ionic conductivity ပေါ်တွင်ကြီးမားသောသြဇာလွှမ်းမိုးမှုရှိလိမ့်မည်၊ ထို့နောက် Li ion ဘက်ထရီ၏နှုန်းစွမ်းဆောင်ရည်ကိုထိခိုက်စေလိမ့်မည်။နှုန်းစွမ်းဆောင်ရည်စမ်းသပ်မှုတွင်၊ lifsi နှင့် liftfsi additives ပါသော electrolyte သည် high current discharge တွင်အခြား electrolytes များထက်အနည်းငယ်နိမ့်ပါးသည်ကိုတွေ့ရှိခဲ့သည်။C/2 cycle test တွင် imide additives ပါသော electrolytes များအားလုံး၏ စက်ဝန်းစွမ်းဆောင်ရည်သည် အလွန်တည်ငြိမ်နေပြီး VC additives များပါသော electrolytes များ၏ စွမ်းဆောင်ရည် လျော့နည်းသွားပါသည်။
လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီ၏ ရေရှည်စက်ဝန်းတွင် အီလက်ထရွန်းနစ်၏တည်ငြိမ်မှုကို အကဲဖြတ်ရန်အတွက် VARVARA sharova သည် ခလုတ်ဆဲလ်ဖြင့် LiFePO4/graphite အပြည့်ဆဲလ်ကို ပြင်ဆင်ပြီး 20 ℃ နှင့် 40 ℃ တွင် မတူညီသော additives များဖြင့် electrolyte ၏ စက်ဝန်းစွမ်းဆောင်ရည်ကို အကဲဖြတ်ခဲ့သည်။အကဲဖြတ်ခြင်းရလဒ်များကို အောက်ပါဇယားတွင် ပြထားသည်။LiTFSI additive ပါသော electrolyte ၏ထိရောက်မှုသည် VC additive ဖြင့် ပထမအကြိမ်ထက် သိသိသာသာ မြင့်မားနေပြီး 20 ℃ တွင် စက်ဘီးစီးခြင်းစွမ်းဆောင်ရည်သည် ပို၍ပင် လွှမ်းမိုးနေပါသည်။LiTFSI ပေါင်းထည့်ထားသော အီလက်ထရောနစ်၏ စွမ်းရည်ထိန်းထားမှုနှုန်းမှာ 600 ပတ်ပြီးနောက် 98.1% ဖြစ်ပြီး VC ပေါင်းထည့်ထားသော electrolyte ၏ စွမ်းရည်ထိန်းထားနှုန်းမှာ 79.6% သာရှိသည်။သို့သော်၊ electrolyte သည် 40 ℃ တွင် စက်ဘီးစီးသွားသောအခါ ဤအားသာချက် ပျောက်သွားပြီး electrolytes အားလုံးသည် အလားတူ စက်ဘီးစီးသည့် စွမ်းဆောင်ရည် ရှိပါသည်။
အထက်ဖော်ပြပါ ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာချက်များအရ၊ လီသီယမ်အိုင်မိုက်ဒိုက်ဆားကို အီလက်ထရွန်းဓာတ်ပေါင်းထည့်သည့်အခါတွင် လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီ၏ စက်ဝန်းစွမ်းဆောင်ရည်ကို သိသာထင်ရှားစွာ မြှင့်တင်နိုင်သည်ကို သိမြင်ရန် မခက်ခဲပါ။လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများတွင် LiTFSI ကဲ့သို့သော ဖြည့်စွက်ပစ္စည်းများ၏ လုပ်ဆောင်မှုယန္တရားကို လေ့လာရန်အတွက် VARVARA sharova သည် XPS ဖြင့် မတူညီသော electrolytes များတွင် ဂရပ်ဖိုက် anode ၏မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ SEI ဖလင်၏ဖွဲ့စည်းမှုကို ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခဲ့သည်။အောက်ပါပုံသည် ပထမနှင့် 50 ပတ်များအပြီးတွင် ဂရပ်ဖိုက် anode ၏မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင်ဖွဲ့စည်းထားသော SEI ဖလင်၏ XPS ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုရလဒ်များကိုပြသသည်။LiTFSI ပေါင်းထည့်ထားသော electrolyte တွင်ဖွဲ့စည်းထားသော SEI ဖလင်ရှိ LIF ပါဝင်မှုသည် VC ပေါင်းထည့်ထားသော electrolyte ထက် သိသိသာသာမြင့်မားသည်ကိုတွေ့မြင်နိုင်သည်။SEI ဖလင်၏ဖွဲ့စည်းမှုဆိုင်ရာ အရေအတွက်ထပ်မံခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်းသည် SEI ဖလင်ရှိ LIF ပါဝင်မှုအစီအစဥ်သည် lifsi > liftfsi > LiTFSI > VC > ဗလာအုပ်စုဖြစ်သည်၊ သို့သော် ပထမအကြိမ်အားသွင်းပြီးနောက် SEI ဖလင်သည် ပြောင်းလဲ၍မရပါ။50 လည်ပတ်ပြီးနောက်၊ lifsi နှင့် liftfsi အတွင်းရှိ SEI ဖလင်၏ LIF ပါဝင်မှုသည် 12% နှင့် 43% အသီးသီး လျော့ကျသွားပြီး LiTFSI နှင့် ထည့်ထားသော electrolyte ၏ LIF ပါဝင်မှုသည် 9% တိုးလာသည်။
ယေဘူယျအားဖြင့်၊ SEI အမြှေးပါး၏ဖွဲ့စည်းပုံကို အလွှာနှစ်ခုအဖြစ် ပိုင်းခြားထားသည်- အတွင်းတွင်းနစ်အလွှာနှင့် အပြင်အော်ဂဲနစ်အလွှာ။inorganic အလွှာသည် အဓိကအားဖြင့် LIF၊ Li2CO3 နှင့် အခြားသော inorganic အစိတ်အပိုင်းများဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားပြီး၊ ပိုမိုကောင်းမွန်သော electrochemical စွမ်းဆောင်ရည်နှင့် မြင့်မားသော ionic conductivity ရှိသည်။ပြင်ပအော်ဂဲနစ်အလွှာသည် အဓိကအားဖြင့် အီလက်ထရွန်းအမှုန်အမွှားများနှင့် ပေါ်လီမာပြုခြင်း ထုတ်ကုန်များဖြစ်သည့် roco2li၊ PEO စသည်တို့ဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားပြီး၊ အီလက်ထရွန်းကို ခိုင်ခံ့စွာ အကာအကွယ်မရှိသောကြောင့်၊ ထို့ကြောင့်၊ SEI အမြှေးပါးတွင် inorganic အစိတ်အပိုင်းများ ပိုမိုပါဝင်နေမည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့ မျှော်လင့်ပါသည်။imide additives များသည် SEI အမြှေးပါး၏ဖွဲ့စည်းပုံကို ပိုမိုတည်ငြိမ်စေသည့် SEI အမြှေးပါးသို့ အပိုဓာတ်မပါဝင်သည့် LIF အစိတ်အပိုင်းများကို သယ်ဆောင်လာနိုင်ပြီး ဘက်ထရီလည်ပတ်မှုဖြစ်စဉ်တွင် အီလက်ထရွန်းအပျက်အစီးများကို ပိုမိုကောင်းမွန်စွာကာကွယ်နိုင်ကာ Li သုံးစွဲမှုကို လျှော့ချကာ ဘက်ထရီ၏ စက်ဝန်းစွမ်းဆောင်ရည်ကို သိသိသာသာ တိုးတက်စေပါသည်။
electrolyte additives များ အထူးသဖြင့် LiTFSI additives များ အနေဖြင့် လီသီယမ်ဆားများကို imide သည် ဘက်ထရီ၏ စက်ဝန်းစွမ်းဆောင်ရည်ကို သိသိသာသာ မြှင့်တင်ပေးနိုင်ပါသည်။၎င်းသည် အဓိကအားဖြင့် ဂရပ်ဖိုက် anode ၏မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင်ဖွဲ့စည်းထားသော SEI ဖလင်သည် LIF ၊ ပိုမိုပါးလွှာပြီး တည်ငြိမ်သော SEI ဖလင်ပါရှိသောကြောင့်၊ ၎င်းသည် electrolyte ၏ပြိုကွဲမှုနှင့် interface ခံနိုင်ရည်ကိုလျော့နည်းစေသည်။သို့သော်လည်း လက်ရှိစမ်းသပ်မှုဒေတာအရ LiTFSI ပေါင်းထည့်မှုသည် အခန်းအပူချိန်တွင် အသုံးပြုရန် ပိုမိုသင့်လျော်ပါသည်။40 ℃ တွင် LiTFSI additive သည် VC additive ထက် သိသာထင်ရှားသောအားသာချက်မရှိပါ။
ပို့စ်အချိန်- ဧပြီလ 15-2021