लिथियम-आयन बैटरी में उपयोग की जाने वाली गैर-ऊर्जा भंडारण सामग्री की एक छोटी मात्रा बैटरी के कुछ प्रदर्शन में काफी सुधार कर सकती है, और इन छोटी मात्रा को एडिटिव्स कहा जाता है। ऑर्गेनिक इलेक्ट्रोलाइट एडिटिव्स में" की बकाया विशेषताएं हैं; कम खुराक (आमतौर पर मात्रा या द्रव्यमान अनुपात से 5% से कम) और क्विक इफेक्ट", जो कि लिथियम-आयन बैटरियों के कुछ मैक्रोस्कोपिक गुणों में सुधार कर सकती है, बिना उनकी लागत में वृद्धि के। बैटरी []। Additives में आमतौर पर निम्नलिखित विशेषताएं होनी चाहिए:
(1) कम उपयोग के साथ बैटरी के एक या कई प्रदर्शनों में सुधार किया जा सकता है;
(२) बैटरी के प्रदर्शन पर इसका कोई दुष्प्रभाव नहीं है और इससे बैटरी बनाने वाली अन्य सामग्रियों के साथ कोई प्रतिक्रिया नहीं होती है;
(3) यह कार्बनिक इलेक्ट्रोलाइट के साथ अच्छी संगतता है, और विलायक में आसानी से घुलनशील होना सबसे अच्छा है;
(4) कीमत अपेक्षाकृत कम है, कोई विषाक्तता या कम विषाक्तता नहीं है; वर्तमान में, लिथियम आयन बैटरी इलेक्ट्रोलाइट एडिटिव्स का अनुसंधान मुख्य रूप से निम्नलिखित पहलुओं पर केंद्रित है:
(1) एसईआई फिल्म की स्थिरता में सुधार [7073);
(2) बैटरी के सुरक्षा प्रदर्शन में सुधार [4-70;
(3) इलेक्ट्रोलाइट में एसिड और पानी की मात्रा को नियंत्रित करता है;
(4) इलेक्ट्रोलाइट की चालकता में सुधार [8-7 से।
1. लिथियम आयन बैटरी की एसईआई फिल्म की स्थिरता में सुधार करने के लिए Additives
एसईएल (सॉलिड इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेस) फिल्म, जो कि ठोस इलेक्ट्रोलाइट फेज इंटरफेस फिल्म है, एक निष्क्रियता फिल्म है जो लिथियम आयन बैटरी के नकारात्मक इलेक्ट्रोड की सतह पर बनाई गई है ताकि कार्बन सामग्री / लिथियम नकारात्मक इलेक्ट्रोड से इलेक्ट्रोलाइट को अलग किया जा सके। एसईएल फिल्म लिथियम आयन बैटरी के शुरुआती साइक्लिंग के दौरान बनाई गई है। एक निश्चित क्षमता के तहत, नकारात्मक इलेक्ट्रोड / इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेस में, कार्बनिक विलायक अणु, लिथियम नमक आयनों, अशुद्धियों और योजक, अघुलनशील पदार्थों को बनाने और इलेक्ट्रोड सतह पर जमा करने के लिए रिडेक्टिव अपघटन से गुजरते हैं।
फिल्म बनाने वाले योजक कार्बनिक फिल्म बनाने वाले योजक और अकार्बनिक फिल्म बनाने वाले योजक में विभाजित हैं।
कार्बनिक फिल्म बनाने वाले योजक में सल्फाइट एडिटिव्स, उप-फिटकरी एडिटिव्स और सल्फोनेट एडिटिव्स शामिल हैं।
आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले सल्फाइट एडिटिव्स में विनाइल सल्फाइट (ईएस), प्रोपलीन सल्फाइट (पीएस), डाइमिथाइल सल्फाइट (डीएमएस), डायथाइल सल्फाइट (डीईएस), आदि शामिल हैं। 18]। कार्बन नकारात्मक इलेक्ट्रोड की सतह पर सल्फाइट एडिटिव्स की कमी और अपघटन द्वारा गठित एसईआई फिल्म के मुख्य घटक अकार्बनिक लवण लिज़, लिज़ो हैं; या लियूएसओ, और कार्बनिक लवण ROSO2Lil81]। विशिष्ट रचना भी वर्तमान घनत्व से संबंधित है। उच्च वर्तमान घनत्व के तहत, अकार्बनिक लिथियम नमक पहले उत्पन्न होता है।
कार्बनिक लिथियम नमक घटक केवल 0.5V से नीचे दिखाई देता है; कम वर्तमान घनत्व पर, जैविक लिथियम नमक 1.5V पर अवक्षेपित होता है, और फिर कोई अकार्बनिक नमक नहीं बनता है। कार्बन एनोड के इंटरफेस में विभिन्न सल्फाइट एडिटिव्स की फिल्म ताकत ES> PS2DMS>। DES है।
पदार्थ एडिटिव्स 28 में डाइमिथाइल सबसल्फ़ेट (डीएमएसओ), ब्यूटाइल सबसिन, एथिल मिथाइल सबसिन (ईएमएस), साइक्लोप्रोपाइल सबसल्फ़ेट (ट्राएएमएस), 1-मिथाइलसाइक्लोप्रोपिक सब-सल्फ़ेट (एमटीएस), एथिल सेक-ब्यूटाइल सल्फाइट (ईएसबीएस), एथिल आइसोबायल सल्फाइड शामिल हैं। 3,3,3-ट्राइफ्लोरोप्रोपाइलमिथाइल सल्फाइट (FPMS), आदि।
2. लिथियम आयन बैटरी की सुरक्षा के प्रदर्शन में सुधार करने के लिए Additives
लिथियम आयन बैटरी बाजार के नवाचार के लिए सुरक्षा मुद्दे एक महत्वपूर्ण शर्त हैं, विशेष रूप से इलेक्ट्रिक वाहनों और अन्य क्षेत्रों में अनुप्रयोग बैटरी सुरक्षा के लिए उच्च और नई आवश्यकताओं को सामने रखते हैं। लिथियम आयन माध्यमिक बैटरी बहुत गर्मी का उत्सर्जन करते हैं जब वे ओवरचार्ज और डिस्चार्ज होते हैं, शॉर्ट-सर्कुलेट होते हैं, और बड़ी धाराओं के साथ लंबे समय तक काम करते हैं। यह गर्मी ज्वलनशील इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए एक सुरक्षा खतरा बन जाती है, जो भयावह थर्मल टूटने (थर्मल भगोड़ा) या बैटरी विस्फोट [8] का कारण बन सकती है। फ्लेम-रिटार्डेंट एडिटिव्स के अलावा ज्वलनशील कार्बनिक इलेक्ट्रोलाइट को एक गैर-ज्वलनशील या गैर-ज्वलनशील इलेक्ट्रोलाइट में बदल सकते हैं, बैटरी जीजी की गर्मी रिलीज मूल्य और बैटरी सेल्फ-हीटिंग दर को कम कर सकते हैं, और थर्मल स्थिरता भी बढ़ा सकते हैं। बैटरी को ओवरहीटिंग से बचाने के लिए इलेक्ट्रोलाइट खुद। के नीचे जलना या विस्फोट होना।
3. लिथियम आयन बैटरी के इलेक्ट्रोलाइट में एसिड और पानी की मात्रा को नियंत्रित करने के लिए Additives
ऑर्गेनिक इलेक्ट्रोलाइट में पानी और एचएफ की ट्रेस मात्रा उत्कृष्ट एसईएल फिल्म के निर्माण पर एक निश्चित प्रभाव डालती है, जिसे इलेक्ट्रोड इंटरफेस में ईसी और पीसी जैसे सॉल्वैंट्स की प्रतिक्रिया से देखा जा सकता है। लेकिन पानी और एसिड (एचएफ) की उच्च सामग्री न केवल LiPF को जन्म देगी। अपघटन, और SEI फिल्म [8] को नष्ट कर देगा। जब इलेक्ट्रोलाइट के लिए एडिटिव्स के रूप में एल्ब 3, एमजीओ, बाओ और लिथियम या कैल्शियम कार्बोनेट्स को जोड़ा जाता है, तो वे इलेक्ट्रोलाइट में एचएफ की थोड़ी मात्रा के साथ प्रतिक्रिया करेंगे, एचएफ सामग्री को कम करेंगे, और इलेक्ट्रोड को नुकसान और LiPF6 के अपघटन को रोकेंगे। इलेक्ट्रोलाइट के उत्प्रेरक से इलेक्ट्रोलाइट की स्थिरता में सुधार होता है, जिससे बैटरी के प्रदर्शन में सुधार होता है। हालांकि, ये पदार्थ एचएफ को हटाने के लिए धीमा हैं, इसलिए एचएफ को बैटरी के प्रदर्शन को नुकसान पहुंचाने से रोकना मुश्किल है। हालांकि कुछ एसिड एनहाइड्राइड यौगिक एचएफ को जल्दी से हटा सकते हैं, वे अन्य अम्लीय पदार्थों का उत्पादन भी करेंगे जो बैटरी प्रदर्शन को नुकसान पहुंचाते हैं। अल्केन डायमाइन यौगिक अणु में हाइड्रोजन परमाणुओं के माध्यम से पानी के अणुओं के साथ कमजोर हाइड्रोजन बांड बना सकते हैं, जिससे पानी और LiFF को रोका जा सकता है। प्रतिक्रिया एचएफ का उत्पादन करती है।
4. प्रवाहकीय योजक
इलेक्ट्रोलाइट की उच्च चालकता लिट के प्रवास प्रतिरोध को कम करने और बैटरी के चार्ज और डिस्चार्ज प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए एक महत्वपूर्ण गारंटी है। प्रवाहकीय योजक की भूमिका यह है कि योजक अणु और इलेक्ट्रोलाइट आयन लिथियम नमक के विघटन और आयनीकरण को बढ़ावा देने के लिए एक समन्वय प्रतिक्रिया से गुजरते हैं, सॉल्व किए गए लिथियम आयन के विचलन त्रिज्या को कम करते हैं, और विलायक सह-हस्तक्षेप को नुकसान से रोकते हैं। इलेक्ट्रोड। इलेक्ट्रोलाइट में इलेक्ट्रोलाइट आयनों के साथ इसकी बातचीत के अनुसार, इसे cation इंटरैक्शन टाइप (cation ligand), अनियन इंटरैक्शन टाइप (anion ligand) और इलेक्ट्रोलाइट आयन इंटरेक्शन टाइप (न्यूट्रल लिगैंड ll) में विभाजित किया जा सकता है।
5. कम तापमान के प्रदर्शन में सुधार करने के लिए Additives
कम तापमान का प्रदर्शन लिथियम-आयन बैटरी के उपयोग की सीमा को व्यापक बनाने में महत्वपूर्ण कारकों में से एक है, और यह वर्तमान एयरोस्पेस प्रौद्योगिकी में भी जरूरी है। एन, एन-डिमेथाइलट्रिफ्लुओरोसेमाइड में कम चिपचिपापन (1.09mPa-s, 25 ℃), उच्च क्वथनांक (135 ℃) और फ्लैश बिंदु (72 ℃) है। ग्रेफाइट की सतह पर इसकी फिल्म बनाने की अच्छी क्षमता है। सकारात्मक इलेक्ट्रोड में अच्छा ऑक्सीकरण स्थिरता भी है, और इकट्ठे बैटरी में कम तापमान पर उत्कृष्ट चक्र प्रदर्शन होता है। कार्बनिक बोराइड्स और फ्लोरीन युक्त कार्बोनेट भी बैटरी के कम तापमान के प्रदर्शन के सुधार के लिए अनुकूल हैं।
6. बहुक्रियाशील योजक
एक ही समय में दो या अधिक कार्य करने वाले एडिटिव्स को बहुक्रियाशील योजक कहा जाता है। मल्टीफ़ंक्शनल एडिटिव्स लिथियम-आयन बैटरी के लिए आदर्श एडिटिव्स हैं। वे कई तरीकों से इलेक्ट्रोलाइट्स के प्रदर्शन में सुधार कर सकते हैं और लिथियम-आयन बैटरी के समग्र विद्युत रासायनिक प्रदर्शन को बेहतर बनाने में एक प्रमुख भूमिका निभा सकते हैं। वे भविष्य में एडिटिव्स के अनुसंधान और विकास की मुख्य दिशा बन रहे हैं।
वास्तव में, कुछ मौजूदा योजक स्वयं बहुक्रियाशील योजक हैं। जैसे कि 12-क्राउन -4 ईथर / 8] पीसी विलायक को जोड़ने के बाद, ली की चालकता में सुधार करते हुए, इलेक्ट्रोड सतह पर क्राउन लिगैंड के इलेक्ट्रोफिलिक प्रभाव से इलेक्ट्रोड इंटरफ़ेस पर विलायक अणुओं के साथ ली प्रतिक्रिया की संभावना बहुत कम हो जाती है। । ली पर क्राउन ईथर के तरजीही उत्कीर्णन प्रभाव पीसी अणुओं के सह-सम्मिलन को रोकता है, और इलेक्ट्रोलिसिस इंटरफ़ेस के एसईआई झिल्ली को अनुकूलित किया जाता है, जो इलेक्ट्रोड की पहली अपरिवर्तनीय क्षमता हानि को कम करता है। इसके अलावा, फ़्लोटिनेटेड ऑर्गेनिक सॉल्वैंट्स, बीटीई और टीटीएफपी जैसे हैलोजेनेटेड फॉस्फेट एस्टर, इलेक्ट्रोलाइट में जोड़ा जाता है, न केवल एक उत्कृष्ट एसईएल फिल्म बनाने में मदद करता है, बल्कि इलेक्ट्रोलाइट पर एक निश्चित या यहां तक कि स्पष्ट लौ मंदक प्रभाव होता है, जो कई सुधार करता है बैटरी के पहलू। प्रदर्शन।
