Majhna količina neenergetskih materialov za shranjevanje, ki se uporabljajo v litij-ionih baterijah, lahko bistveno izboljša določeno delovanje baterije, in te majhne količine se imenujejo dodatki. Aditivi za organske elektrolite imajo izjemne lastnosti "nizkega odmerka (na splošno manj kot 5 % po volumnu ali masnem razmerju) in hitrega učinka", kar lahko bistveno izboljša nekatere makroskopske lastnosti litij-ionih baterij, ne da bi povečali stroške baterije []. Dodatki morajo imeti na splošno naslednje značilnosti:
(1) Eno ali več zmogljivosti baterije je mogoče izboljšati z manj uporabe;
(2) Nima stranskih učinkov na delovanje baterije in ne povzroča stranskih reakcij z drugimi materiali, ki sestavljajo baterijo;
(3) Ima dobro združljivost z organskimi elektroliti in najbolje je, da je lahko topna v topilu;
(4) Cena je razmeroma nizka, ni toksičnosti ali nizke toksičnosti; trenutno se raziskave litijevih ionih aditivov elektrolitov osredotočajo predvsem na naslednje vidike:
(1) izboljšati stabilnost filma SEI [7073);
(2) Izboljšajte varnostno učinkovitost baterije [4-70;
(3) nadzor nad vsebnostjo kisline in vode v elektrolitu;
(4) Izboljšajte prevodnost elektrolita [8-7 do.
1. Dodatki za izboljšanje stabilnosti sei filma litij-ionih baterij
Film SEL (Solid Electrolyte Interface), to je folija s solidnim elektrolitnim faznim vmesnikom, je pasivni film, ki se oblikuje na površini negativne elektrode litijevega ionovnega akumulatorja za izoliranje elektrolita iz ogljikovega materiala/litij-negativne elektrode. Film SEl se oblikuje med začetnim kolesarjenjem litij-ione baterije. Pod določenim potencialom se pri negativnem elektrodnem/elektrolitnem vmesniku molekule organskega topila, litijevih solnih anionov, nečistoče in dodatkov zmanjša razgradnja, da tvorijo netopne snovi in se nalagajo na površini elektrode.
Aditivi, ki tvorijo film, se delijo na aditive, ki tvorijo organske filme, in aditive, ki tvorijo anorganske filme.
Organski filmotvorni dodatki vključujejo dodatke sulfita, dodatke sub-alum in dodatke za sulfonat.
Pogosto uporabljeni dodatki sulfita vključujejo vinil sulfit (ES), propilen sulfit (PS), dimetil sulfit (DMS), dietil sulfit (DES), itd. Glavne sestavine SEI filma, ki je tvoren z zmanjšanjem in razgradnjami sulfitov aditivov na površini ogljikove negativne elektrode, so anorganske soli LizS, LizSO; ali LiuSO in ekološke soli ROSO2Lil81]. Specifična sestava je povezana tudi s trenutno gostoto. Pod visoko gostoto toka se najprej ustvari anorganska litijeva sol.
Komponenta organske litijjeve soli se pojavi le pod 0,5V; pri majhni gostoti toka organska litijeva sol padavine pri 1,5V, nato pa se ne tvori anorganska sol. Filmska moč različnih dodatkov sulfita na vmesniku ogljikove anode je ES>PS2DMS>DES.
Dodatki snovi 28 vključujejo dimetil subsulfat (DMSO), butil subzin, etil metil subzin (EMS), ciklopropil subsulfat (TriMS), 1-metilciklopropil subsultphate (MTS), Etil sek-butil sulfit (EsBS), etil izobutil sulfit (EiPS) i 3,3,3-trifluoropropilmetil sulfit (FPMS), itd.
2. Dodatki za izboljšanje varnosti litij-ionih baterij
Varnostna vprašanja so pomemben predpogoj za inovacijo trga litij-ionov akumulatorjev, zlasti uporabe na električnih vozilih in drugih področjih, ki so podane višje in noveje zahteve za varnost baterij. Litij-ione sekundarne baterije oddajajo veliko toplote, ko so preveč napolnjene in izpuščene, kratkega stika in dolgo časa delajo z velikimi tokovi. Ta toplota postane varnostna nevarnost za vnetljive elektrolite, kar lahko povzroči katastrofalno toplotno razgradnja (toplotno pobegniti) ali celo eksplozijo baterije [8]. Dodajanje aditivov, ki zavirajo plamen, lahko vnetljiv organski elektrolit spremeni v nevnetljiv ali nevnetljiv elektrolit, zmanjša vrednost sproščanja toplote baterije in hitrost samogrevanja baterije ter poveča toplotno stabilnost samega elektrolita, da se baterija ne ogreje. Goreče ali eksplozije pod.
3. Dodatki za nadzor vsebnosti kisline in vode v elektrolitu litij-ionih baterij
Količine vode in HF v organskih elektrolitih imajo določen učinek na nastanek odličnega filma SEl, ki ga je mogoče videti iz reakcije topil, kot sta EC in PC na elektrodnem vmesniku. Toda visoka vsebnost vode in kisline (HF) ne bo pripeljala le do LiPF. razgradnja in bo uničila film SEI [8]. Ko albo3, MgO, Bao, i litijumski i kalcijev karbonat se dodaju u aditive elektrolitu, reagirat hf u elektrolitu, reducirati HF-ovu vsebnost, te mu skratiti oštecenje elektrode i razgradnju LiPF6 Katalizacija elektrolita poboljsava stabilnost elektrolita, te tako poboljsa performanse baterije. Vendar pa te snovi počasi odstranite HF, zato je težko preprečiti, da bi HF otepel delovanje baterije. Čeprav lahko nekatere kislinske anhidridne spojine hitro odstranijo HF, bodo proizvajale tudi druge kisle snovi, ki poškodujejo delovanje baterije. Alkanske diiminske spojine lahko tvorijo šibke vodikove vezi z molekulami vode prek vodikovih atomov v molekuli, s čimer preprečujejo vodo in LiPF. Reakcija proizvaja HF.
4. Prevodni dodatki
Visoka prevodnost elektrolita je pomembno jamstvo za zmanjšanje migracijske odpornosti Lit in izboljšanje učinkovitosti polnjenja in praznjenja baterije. Vloga prevodnega dodatka je, da se aditivna molekula in elektrolitni ion opravita koordinacijsko reakcijo za spodbujanje raztapljanja in ionizacije litijve soli, zmanjšanje radija solvacije solvatnega litijevega iona in prepreči souporabo topila, da bi ogrozila elektrodo. Glede na interakcijo z elektrolitnim ioni v elektrolitu se lahko razdeli na kacijo interakcijski tip (kacijo ligand), tip interakcije aniona (anion ligand) in tip interakcije elektrolita ionov (nevtralni ligand il).
5. Dodatki za izboljšanje nizke temperature
Nizkotemperaturna zmogljivost je eden od pomembnih dejavnikov pri razširitvi uporabe litij-ionskih baterij, prav tako pa mora imeti v trenutni letalski tehnologiji. N,N-Dimetiltrifluoroacetamid ima nizko viskoznost (1,09mPa-s, 25°C), visoko vrelišče (135 °C) in bliskovišče (72°C). Ima dobro sposobnost oblikovanja filma na površini grafita. Pozitivna elektroda ima tudi dobro oksidacijo stabilnost, zmogljiva baterija pa ima odlične cikle pri nizkih temperaturah. Ekološki boridi in karbonati, ki vsebujejo fluor, prav tako ugajajo izboljšanju zmogljivosti baterije z nizko temperaturo.
6. Večnamenski dodatki
Dodatki, ki imajo dve ali več funkcij hkrati, se imenujejo večnamenski dodatki. Večnamenski dodatki so idealni dodatki za litij-ionske baterije. Lahko izboljšajo delovanje elektrolita na več načinov in imajo pomembno vlogo pri izboljšanju splošne elektrokemične zmogljivosti litij-ionih baterij. V prihodnosti postajajo glavna usmeritev raziskav in razvoja aditivov.
Dejansko so nekateri obstoječi dodatki sami večnamenski dodatki. Kot je 12-krona-4 eter/8] Po dodajanju PC topila, hkrati pa izboljšanje prevodnosti Li sam, elektrofilni učinek kronskega ligand na površino elektrode omogoča, da Li reagira z molekulami topila na elektrodnem vmesniku zelo zmanjša. Preferencialni učinek solvacije kronskega etra na Li zavira sovstavitev PC molekul, optimizirana pa je SEI membrana elektrolize vmesnika, kar zmanjšuje prvo nepopravljivo izgubo zmogljivosti elektrode. Poleg tega fluorirana organska topila, halogeni fosfatni estrorji, kot sta BTE in TTFP, itd. dodani elektrolitu ne samo pomagajo pri oblikovanju odličnega SEl filma, ampak imajo tudi določen ali celo očiten plamen zaviralen učinek na elektrolit, kar izboljša številne vidike baterije. predstava.
