Mala količina neenergetskih materijala za skladištenje koji se koriste u litij-ionim baterijama može značajno poboljšati određene performanse baterije, a ove male količine se zovu dodaci. Organski elektrolitski dodaci imaju izvanredne karakteristike "niske dozacije (općenito manje od 5% po volumenu ili omjeru mase) i brzog efekta", što može značajno poboljšati neka makroskopska svojstva litij-ionih baterija bez povećanja troškova baterije []. Dodaci bi uglavnom trebali imati sljedeće karakteristike:
(1) Jedna ili nekoliko performansi baterije mogu se poboljšati uz manje nule;
(2) Nema nuspojava na performanse baterije i ne uzrokuje nuspojave s drugim materijalima koji konstituišu bateriju;
(3) Ima dobru kompatibilnost sa organskim elektrolitem, a najbolje je biti lako rastvorljiv u otapljenju;
(4) Cijena je relativno niska, nema toksičnosti ili niske toksičnosti; u ovom trenutku , istrazivanje litij iona elektrolita dodataka elektrolita uglavnom se fokusira na sljedece aspekte :
(1) Poboljšati stabilnost SEI filma [7073);
(2) Poboljšajte sigurnosne performanse baterije [4-70;
(3) Kontrolirajte sadržaj kiseline i vode u elektrolitu;
(4) Poboljšajte provodljivost elektrolita [8-7 do.
1. Dodaci za poboljšanje stabilnosti SEI filma litij-iona baterija
SEl (Solid Electrolyte Interface) film, to jest film čvrstog elektrolitnog faznog sučelja, je pasivni film formiran na površini negativne elektrode litij-ione baterije kako bi se izolirao elektrolit iz ugljikovog materijala/litij negativne elektrode. SEl film se formira tokom početnog ciklusa litij-ione baterije. Pod određenim potencijalom, na negativnom interfejsu elektrode/elektrolita, molekule organskog otapa, litij soli anioni, nečistoće i dodaci se podliježu reduktivnom raspadanju kako bi se formirale neraskidive supstance i taloženje na površini elektroda.
Dodaci za formiranje filma su podijeljeni na organske dodatke za formiranje filma i anorganske dodatke za formiranje filma.
Organski dodaci za formiranje filma uključuju sulfitni dodaci, podalumne dodatke i sulfonatne dodatke.
Uobičajeno korišteni sulfitični dodaci uključuju vinil sulfit (ES), propilin sulfit (PS), dimetil sulfit (DMS), dietil sulfit (DES), itd. 18]. Glavne komponente SEI filma formirane redukcijom i raspadanjem sulfitnih dodataka na površini ugljikove negativne elektrode su neorganske soli LizS, LizSO; ili LiuSO, i organske soli ROSO2Lil81]. Specifični sastav je također povezan sa trenutnom denzitetom. Pod visokom guštem struje, prvo se generiše anorganska litijumska sol.
Organska komponenta soli litija pojavljuje se samo ispod 0,5V; pri niskoj gušte struje, organska litij sol pada na 1,5V, a zatim se ne formira neorganska sol. Filmska jačina različitih sulfitnih dodataka na sučeljeu ugljikove anode je ES>PS2DMS>DES.
Supstance dodaci 28 uključuju dimetil subsulfat (DMSO), butil subsin, etil metil subsin (EMS), ciklopropil subsulfat (TriMS), 1-metilciklopropil subsul Etil sek-butil sulfit (EsBS), etil izobutil sulfit (EiPS) i 3,3,3-trifluoropinilmetil sulfit (FPMS) itd.
2. Dodaci za poboljšanje sigurnosnih performansi litij-ionih baterija
Sigurnosna pitanja su važan preduvjet za inovacije litij-jon tržišta baterija, posebno aplikacija u električnim vozilima i drugim poljima iznijeti veći i noviji zahtjevi za sigurnost baterija. Litij-ione sekundarne baterije odašilju mnogo toplote kada se prenaplate i otpuste, kratkom spoju, i rade dugo vremena sa velikim strujama. Ova toplota postaje sigurnosna opasnost za zapaljive elektrolite, što može uzrokovati katastrofalni toplinski slom (termalna odbjegla) ili čak eksploziju baterije [8]. Dodatak dodataka zapaljivog retardirajućeg može pretvoriti zapaljivi organski elektrolit u zapaljiv ili nezapaljiv elektrolit, smanjiti vrijednost ispuštanja topline baterije i brzinu samogrijavanja baterije, te također povećati toplinsku stabilnost samog elektrolita kako bi se spriječilo pregrijavanje baterije. Spaljivanje ili eksplozija ispod.
3. Dodaci za kontrolu sadržaja kiseline i vode u elektrolitu litij-ionih baterija
Tragovi vode i HF u organskom elektrolitu imaju određeni učinak na formiranje odličnog SEl filma, što se može vidjeti iz reakcije otapila kao što su EC i PC na interfejsu elektroda. Ali previsoki sadržaj vode i kiseline (HF) neće dovesti samo do LiPF-a. Raspadanje, i uništit će SEI film [8]. Kada AlbO3, MgO, Bao, i litijum ili kalcij karbonati se dodaju kao dodaci elektrolitu, oni će reagovati sa malom količinom HF u elektrolitu, smanjiti sadržaj HF-a i sprečiti njegovo oštećenje na elektrodi i raspadanje LiPF6 Katalizom elektrolita poboljšava se stabilnost elektrolita i time poboljšava performanse baterije. Međutim, ove supstance sporo uklanjaju HF, pa je teško spriječiti HF da naškodi performansama baterije. Iako neki kiselinski anhidridni spojovi mogu brzo ukloniti HF, oni će proizvesti i druge kiselinske supstance koje oštećuju performanse baterije. Alkane diimine spoja mogu formirati slabe vodikove veze sa molekulama vode kroz atome vodika u molekuli i time spriječiti vodu i LiPF. Reakcija proizvodi HF.
4. Provodni dodaci
Visoka provodljivost elektrolita je važna garancija za smanjenje migracijske otpornosti Lit i poboljšanje performansi punjenja i pražnjenja baterije. Uloga provodljivog dodatka je da molekula dodatka i elektroliti ion podvrgavaju koordinacijsku reakciju za promociju rastvaranja i ionizacije litijeve soli, smanjuju radijus rastvaranja rastvorenog litij-iona i sprečavaju ko-interkalaciju otapala da ošteti elektrodu. Prema svojoj interakciji sa ionima elektrolita u elektrolitu, može se podijeliti na tip interakcije cation (cation ligand), anionski tip interakcije (anionski ligand) i tip interakcije elektrolita iona (neutralni ligand yl).
5. Dodaci za poboljšanje niskih temperaturnih performansi
Niskotemeraturne performanse su jedan od važnih faktora u širenju raspona upotrebe litij-ionih baterija, a također je i must-have u trenutnoj aerosvemirskoj tehnologiji. N,N-Dimethyltrifluoroacetamide ima nisku viskoznost (1,09mPa-s, 25°C), visoku tačku ključanja (135°C) i bljesak (72°C). Ima dobru sposobnost formiranja filma na površini grafita. Pozitivna elektroda ima i dobru oksidacionu stabilnost, a sastavljana baterija ima odlične performanse ciklusa na niskim temperaturama. Organski boridi i karbonati koji sadrže fluor također pomažu poboljšanju performansi niske temperature baterije.
6. Multifunkcionalni dodaci
Dodaci koji istovremeno imaju dvije ili više funkcija zovu se multifunkcionalni dodaci. Multifunkcionalni dodaci su idealni dodaci za litij-ionski akumulator. Oni mogu poboljšati performanse elektrolita na mnogo načina i igrati istaknutu ulogu u poboljšanju ukupnih elektrohemijskih performansi litij-ionih baterija. Postaju glavni smjer istraživanja i razvoja dodataka u budućnosti.
U stvari, neki od postojećih dodataka su i sami multifunkcionalni dodaci. Kao što je 12-krunski-4 eter/8] Nakon dodavanja PC otapa, uz poboljšanje provodljivosti samog Lia, elektrofilni efekat krunskog ligand na površinu elektroda čini mogućnost da Li reaguje sa molekulama otapa na elektrodnom interfejsu umnogome smanjen. Preferencijalni solvacioni efekat krunskog etra na Li inhibira ko-umetanje PC molekula, a SEI membrana interfejsa elektrolize je optimizovana, što smanjuje prvi nepovratni gubitak kapaciteta elektrode. Osim toga, fluorirani organski otapili, halogenirani fosfatni esti kao što su BTE i TTFP, itd. dodani elektrolitu ne samo da pomažu u formiranju odličnog SEl filma, već imaju i određeni ili čak očigledan efekat retardantnog plamena na elektrolit, što poboljšava mnoge aspekte baterije. Performansi.
