Väike kogus liitium-ioonakudes kasutatavaid mitteenergia salvestusmaterjale võib aku teatud jõudlust märkimisväärselt parandada ja neid väikeseid koguseid nimetatakse lisanditeks. Orgaaniliste elektrolüütide lisanditel on silmapaistvad&omadused: madal annus (tavaliselt alla 5 mahuprotsendi või massi suhe) ja kiire toimega&", mis võib märkimisväärselt parandada liitiumioonakude mõningaid makroskoopilisi omadusi, ilma et see suurendaks aku []. Söödalisanditel peaksid üldiselt olema järgmised omadused:
(1) Aku ühte või mitut toimivust saab vähem kasutades parandada;
(2) Sellel ei ole kõrvalmõjusid aku toimimisele ega põhjusta kõrvalreaktsioone teiste akut moodustavate materjalidega;
(3) See sobib hästi orgaanilise elektrolüüdiga ja kõige parem on lahustis kergesti lahustuda;
(4) Hind on suhteliselt madal, puudub toksilisus või madal toksilisus; Praegu keskendutakse liitiumioonakude elektrolüütide lisandite uurimisel peamiselt järgmistele aspektidele:
(1) Parandage SEI-filmi stabiilsust [7073];
(2) Parandage aku ohutustoimivust [4-70;
(3) kontrollida happe ja vee sisaldust elektrolüüdis;
(4) Parandage elektrolüüdi juhtivust [8-7 kuni.
1. Lisandid liitiumioonakude SEI-kile stabiilsuse parandamiseks
SEl (tahke elektrolüüdi liides) kile, see tähendab tahke elektrolüüdi faasi liidesekile, on liitiumioonaku patarei negatiivse elektroodi pinnale moodustatud passiivkile, mis eraldab elektrolüüdi süsinikmaterjalist / liitiumnegatiivsest elektroodist. SEl-kile moodustub liitiumioonaku algse tsükli ajal. Teatud potentsiaali korral negatiivse elektroodi / elektrolüüdi piirpinnal orgaanilised lahustimolekulid, liitiumsoola anioonid, lisandid ja lisandid lagunevad reduktiivselt, moodustades lahustumatuid aineid ja ladestudes elektroodi pinnale.
Kilet moodustavad lisandid jagunevad orgaanilisteks kilet moodustavateks lisanditeks ja anorgaanilisteks kilet moodustavateks lisanditeks.
Orgaanilised kilet moodustavad lisandid hõlmavad sulfitilisandeid, alumiiniumlisandeid ja sulfonaatlisandeid.
Tavaliselt kasutatavate sulfiidilisandite hulka kuuluvad vinüülsulfit (ES), propüleenisulfit (PS), dimetüülsulfit (DMS), dietüülsulfit (DES) jne. 18]. Süsiniksegatiivse elektroodi pinnal sulfitilisandite redutseerimisel ja lagunemisel moodustunud SEI-kile põhikomponendid on anorgaanilised soolad LizS, LizSO; või LiuSO ja orgaanilised soolad ROSO2Lil81]. Konkreetne koostis on seotud ka voolutihedusega. Suure voolutiheduse korral tekib kõigepealt anorgaaniline liitiumsool.
Orgaaniline liitiumsoolakomponent ilmub ainult alla 0,5 V; väikese voolutiheduse korral sadestub orgaaniline liitiumsool 1,5 V juures ja siis ei teki anorgaanilist soola. Erinevate sulfitlisandite kiletugevus süsinikanoodi piiril on ES> PS2DMS> DES
Aine lisaainete 28 hulka kuuluvad dimetüülsulfaat (DMSO), butüülsubiin, etüülmetüülsubiin (EMS), tsüklopropüülsulfaat (TriMS), 1-metüültsüklopropüülsulfaat (MTS), etüül-sec-butüülsulfit (EsBS), etüülisobutüülsulfit (EiPS) ja 3,3,3-trifluoropropüülmetüülsulfit (FPMS) jne.
2. Lisandid liitiumioonakude ohutuse parandamiseks
Ohutusprobleemid on liitiumioonakude turu uuenduste oluline eeldus, eriti elektrisõidukite ja muude valdkondade rakendused esitavad akude ohutusele kõrgemaid ja uuemaid nõudeid. Liitiumioonioonsed sekundaarpatareid eraldavad palju energiat, kui need on üle laetud ja tühjad, lühised ja töötavad pikka aega suurte vooludega. See kuumus muutub tuleohtlike elektrolüütide ohutusohtlikuks, mis võib põhjustada katastroofilise termilise lagunemise (termiline põgenemine) või isegi aku plahvatuse [8]. Leegiaeglustavate lisandite lisamine võib muuta tuleohtliku orgaanilise elektrolüüdi mittesüttivaks või mittesüttivaks elektrolüüdiks, vähendada aku&# 39 väärtust ja aku isekuumenemise kiirust ning suurendada ka aku termilist stabiilsust. elektrolüüd ise, et vältida aku ülekuumenemist. Põlemine või plahvatus all.
3. Lisandid liitiumioonakude elektrolüüdi happe- ja veesisalduse kontrollimiseks
Orgaanilises elektrolüüdis leiduvatel vee ja HF jääkogustel on teatav mõju suurepärase SEl-kile moodustumisele, mis on nähtav lahustite nagu EC ja PC reaktsioonist elektroodiliidesel. Kuid liiga kõrge vee- ja happesisaldus (HF) ei too kaasa ainult LiPF-i. Laguneb ja hävitab SEI-filmi [8]. Kui AlbO3, MgO, Bao ja liitium- või kaltsiumkarbonaadid lisatakse elektrolüüdi lisanditena, reageerivad nad elektrolüüdis väikese koguse HF-ga, vähendavad HF-sisaldust ja väldivad selle kahjustusi elektroodil ja LiPF6 lagunemist. elektrolüüdi katalüüs parandab elektrolüüdi stabiilsust, parandades seeläbi aku jõudlust. Need ained eemaldavad HF-i siiski aeglaselt, mistõttu on raske takistada HF-i kahjustamast aku jõudlust. Kuigi mõned happeanhüdriidi ühendid suudavad HF-i kiiresti eemaldada, tekitavad need ka muid happelisi aineid, mis kahjustavad aku töökindlust. Alkaani-diimiini ühendid võivad moodustada vesinikuaatomites nõrku vesiniksidemeid molekuli vesinikuaatomite kaudu, takistades seeläbi vett ja LiPF-i. Reaktsioon tekitab HF.
4. Juhtivad lisandid
Elektrolüüdi kõrge juhtivus on oluline garantii Lit'i migratsioonitakistuse vähendamiseks ning aku laadimis- ja tühjenemisvõime parandamiseks. Juhtiva lisaaine roll on see, et lisandi molekul ja elektrolüüdi ioon läbivad liitiumsoola lahustumise ja ioniseerimise soodustamiseks, solvateeritud liitiumioonide solventsusraadiuse vähendamiseks ja lahustite interkalatsioonide kahjustamiseks koordinatsioonireaktsiooni. elektrood. Vastastikuse mõju järgi elektrolüüdis olevate elektrolüütide ioonidega võib selle jagada katioonide interaktsiooni tüübiks (katiooniligand), anioonkoostoime tüübiks (anioonligand) ja elektrolüüdiioonide interaktsiooni tüübiks (neutraalne ligandüül).
5. Lisandid madalal temperatuuril töötamise parandamiseks
Madalatemperatuuriline jõudlus on üks olulisi tegureid liitiumioonakude kasutusvõimaluste laiendamisel ning see peab olema ka praeguses lennundustehnoloogias. N, N-dimetüültrifluoroatsetamiidil on madal viskoossus (1,09 mPa-s, 25 ℃), kõrge keemistemperatuur (135 ℃) ja leekpunkt (72 ℃). Sellel on grafiidi pinnal hea kile moodustamise võime. Positiivsel elektroodil on ka hea oksüdatsiooni stabiilsus ja kokkupandud akul on madalatel temperatuuridel suurepärane tsükli jõudlus. Orgaanilised boriidid ja fluori sisaldavad karbonaadid soodustavad ka aku madalatel temperatuuridel toimimise parandamist.
6. Multifunktsionaalsed lisandid
Lisandeid, millel on korraga kaks või enam funktsiooni, nimetatakse multifunktsionaalseteks lisanditeks. Multifunktsionaalsed lisandid on ideaalsed liitiumioonakude lisandid. Need võivad parandada elektrolüütide jõudlust mitmel viisil ja mängida olulist rolli liitiumioonakude üldise elektrokeemilise toimivuse parandamisel. Neist on tulevikus saamas lisaainete uurimise ja arendamise peamine suund.
Tegelikult on mõned olemasolevad lisandid ise multifunktsionaalsed lisandid. Nagu 12-kroon-4 eeter / 8] Pärast PC-lahusti lisamist, samal ajal parandades Li enda juhtivust, vähendab kroon-ligandi elektrofiilne toime elektroodi pinnal oluliselt Li-i reaktsiooni lahustimolekulidega elektroodi liidesel . Kroonueetri eelislahenduse eelistatav mõju Li-le pärsib PC-molekulide koos sisestamist ja optimeeritakse elektrolüüsiliidese SEI-membraani, mis vähendab elektroodi esimest pöördumatut mahtuvuskadu. Lisaks sellele aitavad elektrolüüdile lisatud fluoritud orgaanilised lahustid, halogeenitud fosfaatestrid nagu BTE ja TTFP jne mitte ainult moodustada suurepärast SEl-kile, vaid omavad ka teatud või isegi ilmset leegiaeglustavat toimet elektrolüüdile, mis parandab paljusid aku aspekte. jõudlus.
