Ammont żgħir ta 'materjali għall-ħażna mhux tal-enerġija użati f'batteriji tal-jone tal-litju jistgħu jtejbu b'mod sinifikanti ċerta prestazzjoni tal-batterija, u dawn l-ammonti żgħar jissejħu addittivi. L-addittivi organiċi ta 'l-elettroliti għandhom il-karatteristiċi pendenti ta'" dożaġġ baxx (ġeneralment inqas minn 5% skond il-volum jew il-proporzjon tal-massa) u" ta 'effett mgħaġġel; il-batterija []. L-addittivi ġeneralment għandu jkollhom il-karatteristiċi li ġejjin:
(1) Prestazzjoni waħda jew diversi tal-batterija jistgħu jiġu mtejba b'inqas użu;
(2) M'għandux effetti sekondarji fuq il-prestazzjoni tal-batterija u ma jikkawżax reazzjonijiet sekondarji ma 'materjali oħra li jikkostitwixxu l-batterija;
(3) Għandu kompatibilità tajba ma 'elettrolit organiku, u l-aħjar huwa li jinħall faċilment fis-solvent;
(4) Il-prezz huwa relattivament baxx, l-ebda tossiċità jew tossiċità baxxa; fil-preżent, ir-riċerka tal-addittivi tal-elettroliti tal-batterija tal-jone tal-litju tiffoka prinċipalment fuq l-aspetti li ġejjin:
(1) Ittejjeb l-istabbiltà tal-film SEI [7073);
(2) Ittejjeb il-prestazzjoni tas-sigurtà tal-batterija [4-70;
(3) Ikkontrolla l-kontenut ta 'aċidu u ilma fl-elettrolit;
(4) Ittejjeb il-konduttività ta 'l-elettrolit [8-7 sa.
1. Addittivi biex itejbu l-istabbiltà tal-film SEI ta 'batteriji tal-litju-jone
Il-film SEl (Solid Electrolyte Interface), jiġifieri, il-film solidu ta ’interface ta’ fażi elettrolitika, huwa film passivation iffurmat fuq il-wiċċ tal-elettrodu negattiv tal-batterija tal-jone tal-litju biex jiżola l-elettrolit mill-materjal tal-karbonju / elettrodu negattiv tal-litju. Il-film SEl huwa ffurmat matul iċ-ċiklar inizjali tal-batterija tal-jone tal-litju. Taħt ċertu potenzjal, fl-interface ta 'elettrodu / elettrolit negattiv, molekuli ta' solvent organiku, anjoni tal-melħ tal-litju, impuritajiet u addittivi jgħaddu minn dekompożizzjoni riduttiva biex jiffurmaw sustanzi li ma jinħallux u jiddepożitaw fuq il-wiċċ ta 'l-elettrodu.
L-addittivi li jiffurmaw il-film huma maqsuma f'addittivi organiċi li jiffurmaw il-film u addittivi inorganiċi li jiffurmaw il-film.
Addittivi organiċi li jiffurmaw il-film jinkludu addittivi sulfiti, addittivi sub-alum u addittivi sulfonati.
L-addittivi tas-sulfite użati b'mod komuni jinkludu sulfat tal-vinil (ES), sulfit tal-propilene (PS), sulfit tad-dimetil (DMS), sulfit tad-dietil (DES), eċċ. 18]. Il-komponenti ewlenin tal-film SEI iffurmat bit-tnaqqis u d-dekompożizzjoni ta 'l-addittivi tas-sulfite fuq il-wiċċ ta' l-elettrodu negattiv tal-karbonju huma melħ inorganiku LizS, LizSO; jew LiuSO, u melħ organiku ROSO2Lil81]. Il-kompożizzjoni speċifika hija wkoll relatata mad-densità tal-kurrent. Taħt densità għolja ta 'kurrent, l-ewwel jiġi ġġenerat melħ tal-litju inorganiku.
Il-komponent organiku tal-melħ tal-litju jidher biss taħt 0.5V; b'densità baxxa ta 'kurrent, il-melħ tal-litju organiku jippreċipita f'1.5V, u allura ma jiġi ffurmat l-ebda melħ inorganiku. Is-saħħa tal-film ta 'addittivi ta' sulfite differenti fl-interface ta 'l-anodu tal-karbonju hija ES> PS2DMS> DES.
Addittivi tas-sustanzi 28 jinkludu dimethyl subsulfate (DMSO), butyl subsine, ethyl methyl subsine (EMS), cyclopropyl subsulphate (TriMS), 1-methylcyclopropyl subsulphate (MTS), Ethyl sec-butyl sulfite (EsBS), ethyl isobutyl sulfite (EiPS) u 3,3,3-trifluoropropylmethyl sulfite (FPMS), eċċ.
2. Addittivi biex itejbu l-prestazzjoni tas-sigurtà tal-batteriji tal-jone tal-litju
Kwistjonijiet ta 'sigurtà huma prerekwiżit importanti għall-innovazzjoni tas-suq tal-batterija tal-jone tal-litju, speċjalment applikazzjonijiet f'vetturi elettriċi u oqsma oħra jressqu rekwiżiti ogħla u aktar ġodda għas-sigurtà tal-batterija. Il-batteriji sekondarji tal-jone tal-litju jarmu ħafna sħana meta jkunu mgħobbija żżejjed u skarikati, short-circuited, u jaħdmu għal żmien twil b’kurrenti kbar. Din is-sħana ssir periklu għas-sigurtà għal elettroliti li jaqbdu, li jistgħu jikkawżaw tkissir termali katastrofiku (runaway termali) jew saħansitra splużjoni tal-batterija [8]. Iż-żieda ta 'addittivi ritardanti tal-fjammi tista' tbiddel l-elettrolit organiku li jaqbad f'elettrolit li ma jaqbadx jew li ma jaqbadx, tnaqqas il-valur tar-rilaxx tas-sħana tal-batterija&# 39 u r-rata ta 'tisħin waħdu tal-batterija, u żżid ukoll l-istabbiltà termali tal-batterija. elettrolit innifsu biex tevita li l-batterija tissaħħan iżżejjed. Ħruq jew splużjoni taħt.
3. Addittivi biex jikkontrollaw il-kontenut ta 'aċidu u ilma fl-elettrolit ta' batteriji tal-litju-jone
L-ammonti ta 'traċċi ta' ilma u HF fl-elettrolit organiku għandhom ċertu effett fuq il-formazzjoni tal-film SEl eċċellenti, li jista 'jidher mir-reazzjoni ta' solventi bħal EC u PC fl-interface ta 'l-elettrodu. Iżda kontenut għoli wisq ta 'ilma u aċidu (HF) mhux biss iwassal għal LiPF. Dekompożizzjoni, u se teqred il-film SEI [8]. Meta AlbO3, MgO, Bao, u karbonati tal-litju jew tal-kalċju huma miżjuda bħala addittivi għall-elettrolit, dawn jirreaġixxu ma 'ammont żgħir ta' HF fl-elettrolit, inaqqsu l-kontenut ta 'HF, u jipprevjenu l-ħsara tiegħu lill-elettrodu u d-dekompożizzjoni ta' LiPF6. il-katalisi tal-elettrolit ittejjeb l-istabbiltà tal-elettrolit, u b'hekk ittejjeb il-prestazzjoni tal-batterija. Madankollu, dawn is-sustanzi huma bil-mod biex ineħħu l-HF, għalhekk huwa diffiċli li tevita li l-HF jagħmel ħsara lill-prestazzjoni tal-batterija. Għalkemm xi komposti ta 'anidrid ta' l-aċidu jistgħu malajr ineħħu l-HF, huma jipproduċu wkoll sustanzi aċidużi oħra li jagħmlu ħsara lill-prestazzjoni tal-batterija. Komposti ta 'alkane diimine jistgħu jiffurmaw rabtiet dgħajfin ta' idroġenu ma 'molekuli ta' ilma permezz ta 'atomi ta' idroġenu fil-molekula, u b'hekk jipprevjenu l-ilma u LiPF. Ir-reazzjoni tipproduċi HF.
4. Addittivi konduttivi
Il-konduttività għolja ta 'l-elettrolit hija garanzija importanti għat-tnaqqis tar-reżistenza tal-migrazzjoni ta' Lit u t-titjib tal-prestazzjoni ta 'ċarġ u ħruġ tal-batterija. Ir-rwol tal-addittiv konduttiv huwa li l-molekula tal-addittiv u l-jone elettrolit jgħaddu minn reazzjoni ta ’koordinazzjoni biex jippromwovu x-xoljiment u l-jonizzazzjoni tal-melħ tal-litju, inaqqsu r-raġġ ta’ solvazzjoni tal-jone tal-litju solvat, u jipprevjenu li l-ko-interkalazzjoni tas-solvent ma tagħmilx ħsara lill- elettrodu. Skond l-interazzjoni tiegħu ma 'joni elettroliti fl-elettrolit, jista' jinqasam f'tip ta 'interazzjoni ta' katjoni (ligation ta 'katjoni), tip ta' interazzjoni ta 'anjoni (ligion ta' anjoni) u tip ta 'interazzjoni ta' jone ta 'elettroliti (ligand newtrali yl).
5. Addittivi biex itejbu l-prestazzjoni ta 'temperatura baxxa
Il-prestazzjoni f'temperatura baxxa hija waħda mill-fatturi importanti fit-twessigħ tal-firxa tal-użu tal-batteriji tal-jone tal-litju, u hija wkoll indispensabbli fit-teknoloġija aerospazjali attwali. N, N-Dimethyltrifluoroacetamide għandu viskożità baxxa (1.09mPa-s, 25 ℃), punt ta 'togħlija għoli (135 ℃) u flash point (72 ℃). Għandu kapaċità tajba li tifforma l-film fuq il-wiċċ tal-grafita. L-elettrodu pożittiv għandu wkoll stabbiltà tajba ta 'ossidazzjoni, u l-batterija mmuntata għandha prestazzjoni taċ-ċiklu eċċellenti f'temperaturi baxxi. Boridi organiċi u karbonati li fihom il-fluworu jwasslu wkoll għat-titjib tal-prestazzjoni ta 'batterija f'temperatura baxxa.
6. Addittivi multifunzjonali
Addittivi li għandhom żewġ funzjonijiet jew aktar fl-istess ħin jissejħu addittivi multifunzjonali. Addittivi multifunzjonali huma addittivi ideali għal batteriji tal-jone tal-litju. Jistgħu jtejbu l-prestazzjoni tal-elettroliti f'ħafna modi u għandhom rwol prominenti fit-titjib tal-prestazzjoni elettrokimika ġenerali tal-batteriji tal-jone tal-litju. Huma qed isiru d-direzzjoni ewlenija tar-riċerka u l-iżvilupp tal-addittivi fil-futur.
Fil-fatt, uħud mill-addittivi eżistenti huma nfushom addittivi multifunzjonali. Bħal 12-crown-4 ether / 8] Wara li żżid is-solvent tal-PC, filwaqt li ttejjeb il-konduttività tal-Li nnifsu, l-effett elettrofiliku tal-ligand tal-kuruna fuq il-wiċċ tal-elettrodu jagħmel il-possibbiltà li Li jirreaġixxi mal-molekuli tas-solvent fl-interface tal-elettrodu tnaqqas . L-effett ta 'solvazzjoni preferenzjali tal-etere tal-kuruna fuq Li jinibixxi l-ko-inserzjoni ta' molekuli tal-PC, u l-membrana SEI tal-interface tal-elettroliżi hija ottimizzata, li tnaqqas l-ewwel telf ta 'kapaċità irriversibbli tal-elettrodu. Barra minn hekk, solventi organiċi fluworinati, esteri tal-fosfat aloġenati bħal BTE u TTFP, eċċ miżjuda ma 'l-elettrolit mhux biss jgħinu biex jiffurmaw film SEl eċċellenti, iżda għandhom ukoll ċertu jew saħansitra effett ovvju ritardant tal-fjammi fuq l-elettrolit, li jtejjeb ħafna aspetti tal-batterija. prestazzjoni.
