উত্স: নতুন শক্তি নেতা, দ্বারা
বিমূর্ত: বর্তমানে, বাণিজ্যিক লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি ইলেক্ট্রোলাইটের লিথিয়াম লবণগুলি প্রধানত LiPF6 এবং LiPF6 ইলেক্ট্রোলাইটকে চমৎকার ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পারফরম্যান্স দিয়েছে, কিন্তু LiPF6 এর তাপ এবং রাসায়নিক স্থিতিশীলতা দুর্বল এবং জলের প্রতি অত্যন্ত সংবেদনশীল।
বর্তমানে, বাণিজ্যিক লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি ইলেক্ট্রোলাইটে লিথিয়াম সল্ট প্রধানত LiPF6 এবং LiPF6 ইলেক্ট্রোলাইটকে চমৎকার ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পারফরম্যান্স দিয়েছে।যাইহোক, LiPF6 এর তাপীয় এবং রাসায়নিক স্থিতিশীলতা দুর্বল এবং পানির প্রতি খুবই সংবেদনশীল।অল্প পরিমাণ H2O-এর ক্রিয়ায়, HF-এর মতো অ্যাসিড পদার্থগুলি পচে যাবে, এবং তারপরে ধনাত্মক উপাদানগুলি ক্ষয়প্রাপ্ত হবে এবং রূপান্তরিত ধাতব উপাদানগুলি দ্রবীভূত হবে এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডের পৃষ্ঠ SEI ফিল্মকে ধ্বংস করতে স্থানান্তরিত হবে। , ফলাফল দেখায় যে SEI ফিল্ম ক্রমাগত বৃদ্ধি পাচ্ছে, যা লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির ক্ষমতা ক্রমাগত পতনের দিকে নিয়ে যায়।
এই সমস্যাগুলি কাটিয়ে ওঠার জন্য, লোকেরা আশা করেছে যে আরও স্থিতিশীল H2O এবং আরও ভাল তাপ এবং রাসায়নিক স্থিতিশীলতা সহ ইমাইডের লিথিয়াম লবণ, যেমন লিথিয়াম লবণ যেমন LiTFSI, lifsi এবং liftfsi, খরচের কারণ এবং লিথিয়াম লবণের আয়ন দ্বারা সীমিত। যেমন LiTFSI আল ফয়েল ইত্যাদির ক্ষয়ের জন্য সমাধান করা যায় না, LiTFSI লিথিয়াম লবণ অনুশীলনে প্রয়োগ করা হয়নি।সম্প্রতি, জার্মান HIU পরীক্ষাগারের VARVARA sharova ইমাইড লিথিয়াম লবণের ইলেক্ট্রোলাইট সংযোজন হিসাবে প্রয়োগের জন্য একটি নতুন উপায় খুঁজে পেয়েছে।
লি-আয়ন ব্যাটারিতে গ্রাফাইট নেগেটিভ ইলেক্ট্রোডের কম সম্ভাবনার কারণে এর পৃষ্ঠে ইলেক্ট্রোলাইটের পচন ঘটবে, যা প্যাসিভেশন স্তর তৈরি করবে, যাকে SEI ফিল্ম বলা হয়।SEI ফিল্ম নেতিবাচক পৃষ্ঠে ইলেক্ট্রোলাইটকে পচন থেকে প্রতিরোধ করতে পারে, তাই SEI ফিল্মের স্থায়িত্ব লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির চক্রের স্থিতিশীলতার উপর একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব ফেলে।যদিও লিথিয়াম লবণ যেমন LiTFSI কিছু সময়ের জন্য বাণিজ্যিক ইলেক্ট্রোলাইটের দ্রবণ হিসাবে ব্যবহার করা যায় না, তবে এটি সংযোজন হিসাবে ব্যবহৃত হয়েছে এবং খুব ভাল ফলাফল অর্জন করেছে।VARVARA sharova পরীক্ষায় দেখা গেছে যে ইলেক্ট্রোলাইটে 2wt% LiTFSI যোগ করা কার্যকরভাবে লাইফপো4/ গ্রাফাইট ব্যাটারির চক্র কার্যক্ষমতা উন্নত করতে পারে: 20 ℃ এ 600 চক্র এবং ক্ষমতা হ্রাস 2% এর কম।কন্ট্রোল গ্রুপে, 2wt% VC সংযোজনযুক্ত ইলেক্ট্রোলাইট যোগ করা হয়।একই অবস্থার অধীনে, ব্যাটারির ক্ষমতা হ্রাস প্রায় 20% এ পৌঁছেছে।
লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির কর্মক্ষমতার উপর বিভিন্ন সংযোজনের প্রভাব যাচাই করার জন্য, অ্যাডিটিভ ছাড়াই ফাঁকা গ্রুপ lp30 (EC: DMC = 1:1) এবং VC, LiTFSI, lifsi এবং liftfsi সহ পরীক্ষামূলক গ্রুপ ভারভারভারা শারোভা দ্বারা প্রস্তুত করা হয়েছিল। যথাক্রমেএই ইলেক্ট্রোলাইটগুলির কর্মক্ষমতা বোতামের অর্ধেক কোষ এবং সম্পূর্ণ কোষ দ্বারা মূল্যায়ন করা হয়েছিল।
উপরের চিত্রটি ফাঁকা নিয়ন্ত্রণ গোষ্ঠী এবং পরীক্ষামূলক গোষ্ঠীর ইলেক্ট্রোলাইটের ভোল্টমেট্রিক বক্ররেখা দেখায়।হ্রাস প্রক্রিয়া চলাকালীন, আমরা লক্ষ্য করেছি যে ফাঁকা গোষ্ঠীর ইলেক্ট্রোলাইটে প্রায় 0.65v এ একটি সুস্পষ্ট বর্তমান শিখর উপস্থিত হয়েছে, যা ইসি দ্রাবকের হ্রাস পচনের সাথে সম্পর্কিত।ভিসি সংযোজন সহ পরীক্ষামূলক গোষ্ঠীর পচনশীল বর্তমান শিখরটি উচ্চ সম্ভাবনায় স্থানান্তরিত হয়েছিল, যা প্রধানত কারণ ছিল ভিসি সংযোজনকারীর পচন ভোল্টেজ EC এর চেয়ে বেশি ছিল, তাই, পচন প্রথম ঘটেছিল, যা EC কে সুরক্ষিত করেছিল।যাইহোক, LiTFSI, lifsi এবং littfsi সংযোজনগুলির সাথে যোগ করা ইলেক্ট্রোলাইটের ভোল্টমেট্রিক বক্ররেখাগুলি ফাঁকা গোষ্ঠীর থেকে উল্লেখযোগ্যভাবে আলাদা ছিল না, যা নির্দেশ করে যে ইমাইড সংযোজনগুলি ইসি দ্রাবকের পচন কমাতে পারে না।
উপরের চিত্রটি বিভিন্ন ইলেক্ট্রোলাইটে গ্রাফাইট অ্যানোডের ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল কর্মক্ষমতা দেখায়।প্রথম চার্জ এবং ডিসচার্জের দক্ষতা থেকে, ফাঁকা গোষ্ঠীর কুলম্ব দক্ষতা 93.3%, LiTFSI, lifsi এবং liftfsi সহ ইলেক্ট্রোলাইটের প্রথম কার্যক্ষমতা যথাক্রমে 93.3%, 93.6% এবং 93.8%।যাইহোক, VC সংযোজন সহ ইলেক্ট্রোলাইটগুলির প্রথম কার্যকারিতা মাত্র 91.5%, যা প্রধানত কারণ গ্রাফাইটের প্রথম লিথিয়াম ইন্টারক্যালেশনের সময়, VC গ্রাফাইট অ্যানোডের পৃষ্ঠে পচে যায় এবং আরও লি গ্রাস করে।
SEI ফিল্মের রচনাটি আয়নিক পরিবাহিতার উপর একটি দুর্দান্ত প্রভাব ফেলবে এবং তারপরে লি আয়ন ব্যাটারির রেট পারফরম্যান্সকে প্রভাবিত করবে।রেট পারফরম্যান্স পরীক্ষায়, এটি পাওয়া যায় যে লিফসি এবং লিফ্ফসি অ্যাডিটিভ সহ ইলেক্ট্রোলাইটের উচ্চ কারেন্ট স্রাবের অন্যান্য ইলেক্ট্রোলাইটের তুলনায় কিছুটা কম ক্ষমতা রয়েছে।সি / 2 চক্র পরীক্ষায়, ইমাইড অ্যাডিটিভ সহ সমস্ত ইলেক্ট্রোলাইটের চক্রের কার্যকারিতা খুব স্থিতিশীল, যখন ভিসি সংযোজন সহ ইলেক্ট্রোলাইটগুলির ক্ষমতা হ্রাস পায়।
লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির দীর্ঘমেয়াদী চক্রে ইলেক্ট্রোলাইটের স্থায়িত্ব মূল্যায়ন করার জন্য, VARVARA শারোভা LiFePO4 / গ্রাফাইট সম্পূর্ণ সেল বোতাম সেল সহ প্রস্তুত করেছে এবং 20 ℃ এবং 40 ℃ এ বিভিন্ন সংযোজন সহ ইলেক্ট্রোলাইটের চক্র কার্যক্ষমতা মূল্যায়ন করেছে।মূল্যায়নের ফলাফল নীচের টেবিলে দেখানো হয়েছে।এটি টেবিল থেকে দেখা যায় যে LiTFSI অ্যাডিটিভের সাথে ইলেক্ট্রোলাইটের কার্যকারিতা প্রথমবারের মতো VC অ্যাডিটিভের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি এবং 20 ℃ এ সাইকেল চালানোর কার্যকারিতা আরও বেশি অপ্রতিরোধ্য৷LiTFSI সংযোজন সহ ইলেক্ট্রোলাইটের ক্ষমতা ধরে রাখার হার 600 চক্রের পরে 98.1%, যখন VC সংযোজন সহ ইলেক্ট্রোলাইটের ক্ষমতা ধরে রাখার হার মাত্র 79.6%।যাইহোক, এই সুবিধাটি অদৃশ্য হয়ে যায় যখন ইলেক্ট্রোলাইট 40 ℃ এ সাইকেল করা হয় এবং সমস্ত ইলেক্ট্রোলাইটের সাইক্লিং কার্যক্ষমতা একই রকম থাকে।
উপরের বিশ্লেষণ থেকে, লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির চক্র কর্মক্ষমতা উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করা যেতে পারে যখন লিথিয়াম ইমাইড লবণ ইলেক্ট্রোলাইট সংযোজন হিসাবে ব্যবহার করা হয় তা দেখা কঠিন নয়।লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিতে LiTFSI-এর মতো অ্যাডিটিভের অ্যাকশন মেকানিজম অধ্যয়ন করার জন্য, VARVARA শারোভা XPS দ্বারা বিভিন্ন ইলেক্ট্রোলাইটে গ্রাফাইট অ্যানোডের পৃষ্ঠে গঠিত SEI ফিল্মের গঠন বিশ্লেষণ করেছেন।নিম্নলিখিত চিত্রটি প্রথম এবং 50 তম চক্রের পরে গ্রাফাইট অ্যানোডের পৃষ্ঠে গঠিত SEI ফিল্মের XPS বিশ্লেষণের ফলাফল দেখায়।এটি দেখা যায় যে LiTFSI সংযোজন সহ ইলেক্ট্রোলাইটে গঠিত SEI ফিল্মের LIF বিষয়বস্তু VC সংযোজনযুক্ত ইলেক্ট্রোলাইটের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি।SEI ফিল্মের গঠনের আরও পরিমাণগত বিশ্লেষণ দেখায় যে SEI ফিল্মের LIF বিষয়বস্তুর ক্রম হল lifsi > liftfsi > LiTFSI > VC > প্রথম চক্রের পরে ফাঁকা গ্রুপ, কিন্তু SEI ফিল্ম প্রথম চার্জের পরে অপরিবর্তনীয় নয়।50 চক্রের পরে, lifsi এবং liftfsi ইলেক্ট্রোলাইটে SEI ফিল্মের LIF বিষয়বস্তু যথাক্রমে 12% এবং 43% হ্রাস পেয়েছে, যেখানে LiTFSI এর সাথে যুক্ত ইলেক্ট্রোলাইটের LIF সামগ্রী 9% বৃদ্ধি পেয়েছে।
সাধারণত, আমরা মনে করি যে SEI ঝিল্লির গঠন দুটি স্তরে বিভক্ত: অভ্যন্তরীণ অজৈব স্তর এবং বাইরের জৈব স্তর।অজৈব স্তরটি মূলত LIF, Li2CO3 এবং অন্যান্য অজৈব উপাদানগুলির সমন্বয়ে গঠিত, যেগুলির ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল কর্মক্ষমতা এবং উচ্চ আয়নিক পরিবাহিতা রয়েছে।বাইরের জৈব স্তরটি মূলত ছিদ্রযুক্ত ইলেক্ট্রোলাইট পচন এবং পলিমারাইজেশন পণ্যগুলির সমন্বয়ে গঠিত, যেমন roco2li, PEO এবং আরও অনেক কিছু, যার ইলেক্ট্রোলাইটের জন্য কোনও শক্তিশালী সুরক্ষা নেই, তাই, আমরা আশা করি যে SEI ঝিল্লিতে আরও অজৈব উপাদান রয়েছে৷ইমাইড অ্যাডিটিভগুলি SEI ঝিল্লিতে আরও অজৈব LIF উপাদান আনতে পারে, যা SEI ঝিল্লির কাঠামোকে আরও স্থিতিশীল করে তোলে, ব্যাটারি চক্র প্রক্রিয়ায় ইলেক্ট্রোলাইট পচন রোধ করতে পারে, Li খরচ কমাতে পারে এবং ব্যাটারির চক্র কার্যকারিতা উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করতে পারে।
ইলেক্ট্রোলাইট অ্যাডিটিভস, বিশেষ করে LiTFSI অ্যাডিটিভস হিসেবে, ইমাইড লিথিয়াম সল্ট ব্যাটারির চক্র কর্মক্ষমতা উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করতে পারে।এটি মূলত এই কারণে যে গ্রাফাইট অ্যানোডের পৃষ্ঠে গঠিত SEI ফিল্মটিতে আরও LIF, পাতলা এবং আরও স্থিতিশীল SEI ফিল্ম রয়েছে, যা ইলেক্ট্রোলাইটের পচন হ্রাস করে এবং ইন্টারফেস প্রতিরোধকে হ্রাস করে।যাইহোক, বর্তমান পরীক্ষামূলক তথ্য থেকে, LiTFSI সংযোজন কক্ষ তাপমাত্রায় ব্যবহারের জন্য আরও উপযুক্ত।40 ℃ এ, LiTFSI অ্যাডিটিভের ভিসি অ্যাডিটিভের তুলনায় কোন সুস্পষ্ট সুবিধা নেই।
পোস্টের সময়: এপ্রিল-15-2021