Neliels litija jonu akumulatoros izmantojamo materiālu daudzums, kas nav enerģijas krājums, var ievērojami uzlabot noteiktu akumulatora darbību, un šos nelielos daudzumus sauc par piedevām. Organiskajām elektrolītu piedevām ir izcilas&īpašības; zema deva (parasti mazāk nekā 5% pēc tilpuma vai masas attiecības) un ātras iedarbības" ;, kas var ievērojami uzlabot dažas litija jonu bateriju makroskopiskās īpašības, nepalielinot izmaksas par akumulatoru []. Piedevām parasti vajadzētu būt šādām īpašībām:
(1) Vienu vai vairākas akumulatora veiktspējas var uzlabot, mazāk lietojot;
(2) Tam nav blakusparādību uz akumulatora darbību un tas neizraisa blakusparādības ar citiem akumulatora materiāliem;
(3) Tam ir laba saderība ar organisko elektrolītu, un vislabāk ir viegli šķīst šķīdinātājā;
(4) Cena ir salīdzinoši zema, nav toksiskas vai zemas toksicitātes; pašlaik litija jonu akumulatoru elektrolītu piedevu izpēte galvenokārt ir vērsta uz šādiem aspektiem:
(1) Uzlabot SEI plēves stabilitāti [7073];
(2) Uzlabojiet akumulatora drošību [4-70;
(3) kontrolē skābes un ūdens saturu elektrolītā;
(4) Uzlabojiet elektrolīta vadītspēju [8-7 līdz.
1. Piedevas, lai uzlabotu litija jonu akumulatoru SEI plēves stabilitāti
SEl (cietā elektrolīta saskarne) plēve, tas ir, cietā elektrolīta fāzes saskarnes plēve, ir pasivācijas plēve, kas izveidota uz litija jonu akumulatora negatīvā elektroda virsmas, lai izolētu elektrolītu no oglekļa materiāla / litija negatīvā elektroda. SEl plēve veidojas litija jonu akumulatora sākotnējās aprites laikā. Zināmā potenciālā pie negatīvās elektroda / elektrolīta saskares vietas organisko šķīdinātāju molekulas, litija sāls anjoni, piemaisījumi un piedevas tiek reducēti sadalīti, veidojot nešķīstošas vielas un nogulsnējoties uz elektroda virsmas.
Plēvi veidojošās piedevas iedala organiskās plēvi veidojošās piedevās un neorganiskās plēvi veidojošās piedevās.
Organiskās plēvi veidojošās piedevas ietver sulfīta piedevas, zemūdens piedevas un sulfonātu piedevas.
Parasti lietotās sulfītu piedevas ir vinilsulfīts (ES), propilēna sulfīts (PS), dimetilsulfīts (DMS), dietilsulfīts (DES) utt. 18]. SEI plēves galvenie komponenti, kas veidojas, reducējot un sadalot sulfīta piedevas uz oglekļa negatīvā elektroda virsmas, ir neorganiskie sāļi LizS, LizSO; vai LiuSO, un organiskie sāļi ROSO2Lil81]. Konkrētais sastāvs ir saistīts arī ar strāvas blīvumu. Lielā strāvas blīvumā vispirms rodas neorganiskais litija sāls.
Organiskā litija sāls sastāvdaļa parādās tikai zem 0,5 V; ar zemu strāvas blīvumu organiskais litija sāls izgulsnējas pie 1,5 V, un pēc tam neveidojas neorganisks sāls. Dažādu sulfītu piedevu plēves stiprums oglekļa anoda saskarnē ir ES> PS2DMS> DES.
Vielu piedevas 28 ietver dimetilsubulfātu (DMSO), butilsubīnu, etilmetilsubīnu (EMS), ciklopropilsubulfātu (TriMS), 1-metilciklopropilsubulfātu (MTS), etilsek-butilsulfītu (EsBS), etilizobutilsulfītu (EiPS) un 3,3,3-trifluorpropilmetilsulfīts (FPMS) utt.
2. Piedevas, lai uzlabotu litija jonu akumulatoru drošību
Drošības jautājumi ir svarīgs priekšnoteikums litija jonu akumulatoru tirgus jauninājumiem, jo īpaši lietojumi elektriskajos transportlīdzekļos un citās jomās izvirza arvien augstākas un jaunākas prasības akumulatoru drošībai. Litija jonu sekundārie akumulatori izstaro daudz siltuma, ja tie ir pārāk uzlādēti un izlādēti, īssavienoti un ilgstoši strādā ar lielu strāvu. Šis karstums kļūst par viegli bīstamu uzliesmojošu elektrolītu drošību, kas var izraisīt katastrofālu termisko sadalījumu (termisko pārbēgšanu) vai pat akumulatora eksploziju [8]. Liesmu slāpējošu piedevu pievienošana var pārvērst uzliesmojošo organisko elektrolītu par neuzliesmojošu vai nedegošu elektrolītu, samazināt akumulatora&# 39 siltuma izdalīšanās vērtību un akumulatora pašsasildīšanās ātrumu, kā arī palielināt akumulatora pašu elektrolītu, lai novērstu akumulatora pārkaršanu. Degšana vai eksplozija zem.
3. Piedevas skābes un ūdens satura kontrolei litija jonu akumulatoru elektrolītā
Ūdens un HF mikroelementu daudzumam organiskajā elektrolītā ir noteikta ietekme uz izcilas SEl plēves veidošanos, ko var redzēt no tādu šķīdinātāju kā EC un PC reakcijas elektroda saskarnē. Bet pārāk augsts ūdens un skābes (HF) saturs ne tikai novedīs pie LiPF. Sadalās un iznīcinās SEI filmu [8]. Kad elektrolītam kā piedevas pievieno AlbO3, MgO, Bao un litija vai kalcija karbonātus, tie reaģēs ar nelielu daudzumu HF elektrolītā, samazinās HF saturu un novērsīs tā bojājumus elektrodam un LiPF6 sadalīšanos. elektrolīta katalīze uzlabo elektrolīta stabilitāti, tādējādi uzlabojot akumulatora darbību. Tomēr šīs vielas ātri atdala HF, tāpēc ir grūti novērst, ka HF var sabojāt akumulatora darbību. Kaut arī daži skābes anhidrīda savienojumi var ātri noņemt HF, tie ražos arī citas skābes vielas, kas bojā akumulatora darbību. Alkāna diimīna savienojumi caur ūdeņraža atomiem var veidot vājas ūdeņraža saites ar ūdens molekulām, tādējādi novēršot ūdeni un LiPF. Reakcija rada HF.
4. Vadošās piedevas
Elektrolīta augstā vadītspēja ir svarīga garantija, lai samazinātu Lit migrācijas pretestību un uzlabotu akumulatora uzlādes un izlādes veiktspēju. Vadošās piedevas loma ir tāda, ka piedevas molekulā un elektrolīta jonā notiek koordinācijas reakcija, lai veicinātu litija sāls izšķīšanu un jonizāciju, samazinātu izšķīdinātā litija jona solvācijas rādiusu un novērstu šķīdinātāja savstarpējo interkalāciju, lai nesabojātu elektrods. Saskaņā ar mijiedarbību ar elektrolīta joniem elektrolītā to var iedalīt katjonu mijiedarbības tipā (katjonu ligands), anjonu mijiedarbības tipā (anjonu ligands) un elektrolītu jonu mijiedarbības tipā (neitrāls liganda ils).
5. Piedevas, lai uzlabotu veiktspēju zemā temperatūrā
Zemas temperatūras veiktspēja ir viens no svarīgiem faktoriem, paplašinot litija jonu akumulatoru izmantošanas diapazonu, un tas ir obligāti jāiegūst arī pašreizējā aviācijas un kosmosa tehnoloģijā. N, N-dimetiltrifluoracetamīdam ir zema viskozitāte (1,09 mPa-s, 25 ℃), augsta viršanas temperatūra (135 ℃) un uzliesmošanas temperatūra (72 ℃). Tam ir laba filmas veidošanas spēja uz grafīta virsmas. Pozitīvajam elektrodam ir arī laba oksidēšanās stabilitāte, un samontētajam akumulatoram ir lieliska cikla veiktspēja zemā temperatūrā. Organiskie borīdi un fluoru saturošie karbonāti arī veicina akumulatora veiktspējas uzlabošanos zemā temperatūrā.
6. Daudzfunkcionālas piedevas
Piedevas, kurām vienlaikus ir divas vai vairākas funkcijas, sauc par daudzfunkcionālām piedevām. Daudzfunkcionālas piedevas ir ideālas piedevas litija jonu akumulatoriem. Tie var dažādos veidos uzlabot elektrolītu veiktspēju un tiem ir nozīmīga loma litija jonu akumulatoru vispārējās elektroķīmiskās veiktspējas uzlabošanā. Tie nākotnē kļūst par galveno piedevu izpētes un attīstības virzienu.
Patiesībā dažas no esošajām piedevām pašas ir daudzfunkcionālas piedevas. Piemēram, 12-kroņa-4 ēteris / 8] Pēc PC šķīdinātāja pievienošanas, vienlaikus uzlabojot paša Li vadītspēju, vainaga liganda elektrofilā iedarbība uz elektroda virsmu ievērojami samazina Li reakciju ar šķīdinātāja molekulām elektroda saskarnē. . Krona ētera preferenciālā solvācijas ietekme uz Li kavē PC molekulu kopīgu ievietošanu, un tiek optimizēta elektrolīzes saskarnes SEI membrāna, kas samazina elektroda pirmo neatgriezenisko kapacitātes zudumu. Turklāt fluorētie organiskie šķīdinātāji, halogenētie fosfātu esteri, piemēram, BTE un TTFP, uc, kas pievienoti elektrolītam, ne tikai palīdz veidot izcilu SEl plēvi, bet arī ar noteiktu vai pat acīmredzamu liesmu slāpējošu iedarbību uz elektrolītu, kas uzlabo daudzus akumulatora aspekti. sniegumu.
