(function(w,d,s,l,i){w[l]=w[l]||[];w[l].push({'gtm.start': نوې نېټه().getTime() ,event:'gtm.js'});var f=d.getElementsByTagName(s)[0], j=d.createElement(s),dl=l!='dataLayer'?'&l='+l:' ';j.async=true;j.src= 'https://www.googletagmanager.com/gtm.js?id='+i+dl;f.parentNode.insertBefore(j,f); })(کړکۍ ,سند,'سکریپټ','ډاټا لیر','GTM-5FPJ7HX');
کور / Blog / ESM: د عملي لوړې انرژي لیتیم بیټرۍ لپاره د پرفلورین شوي الیکټرولایټ الټرا کنفارمل انٹرفیس جوړ شوی

ESM: د عملي لوړې انرژي لیتیم بیټرۍ لپاره د پرفلورین شوي الیکټرولایټ الټرا کنفارمل انٹرفیس جوړ شوی

19 اکتوبر، 2021

By hoppt

د څیړنې پس منظر

د لیتیم آئن بیټرۍ کې، د 350 Wh Kg-1 هدف ته د رسیدو لپاره، کیتوډ مواد د نکل بډایه پرت لرونکی اکسایډ کاروي (LiNixMnyCozO2, x+y+z=1 چې د NMCxyz په نوم یادیږي). د انرژي کثافت په زیاتوالي سره، د LIBs د تودوخې تیښتې پورې اړوند خطرونو د خلکو پام ځانته اړولی دی. د مادي لید څخه، د نکل بډایه مثبت الکترودونه د خوندیتوب جدي مسلې لري. برسېره پردې، د بیټرۍ د نورو اجزاوو اکسیډیشن/کراسټالک، لکه عضوي مایعات او منفي الکترودونه، کولی شي د تودوخې تیښته هم رامینځته کړي، کوم چې د خوندیتوب ستونزو لوی لامل ګڼل کیږي. د یو باثباته الیکټروډ الیکټرولایټ انٹرفیس دننه د کنټرول وړ جوړښت د لوړ انرژي - کثافت لیتیم میشته بیټرۍ راتلونکي نسل لپاره لومړنۍ ستراتیژي ده. په ځانګړې توګه، د لوړ حرارتي ثبات غیر عضوي اجزاو سره یو جامد او کثافت کاتوډ - الیکټرولایټ انټرفیس (CEI) کولی شي د اکسیجن خوشې کیدو مخنیوي سره د خوندیتوب ستونزه حل کړي. تر دې دمه، د CEI کیتوډ ترمیم شوي موادو او د بیټرۍ کچې خوندیتوب په اړه د څیړنې نشتوالی شتون لري.

د لاسته راوړنو ښودنه

په دې وروستيو کې د شانګهای پوهنتون د فنګ ژون نينګ، وانګ لي او اويانګ مينګاو د انرژۍ د ذخيره کولو په موادو کې د "په دننه کې جوړ شوي الټرا کانفارمل انټرفيسس د لوړ خونديتوب عملي ليتيم بيټرۍ فعالوي" تر سرليک لاندې يوه څېړنيزه مقاله خپره کړه. لیکوال د عملي NMC811/Gr نرم بسته شوي بشپړ بیټرۍ خوندیتوب فعالیت او د ورته CEI مثبت الیکټروډ حرارتي ثبات ارزونه وکړه. د موادو او نرم پیک بیټرۍ تر مینځ د تودوخې ځپلو فشار میکانیزم په پراخه کچه مطالعه شوی. د غیر سوځیدونکي پرفلورین شوي الیکټرولایټ په کارولو سره ، د NMC811/Gr پاکټ ډوله بشپړ بیټرۍ چمتو شوې. د NMC811 حرارتي ثبات د غیر عضوي LiF بډایه CEI محافظتي طبقې په دننه کې رامینځته شوي لخوا ښه شوی. د LiF CEI کولی شي په مؤثره توګه د مرحلې بدلون له امله رامینځته شوي اکسیجن خوشې کول کم کړي او د خوښ شوي NMC811 او فلورین شوي الیکټرولایټ ترمینځ د خارجي عکس العمل مخه ونیسي.

ګرافیک لارښود

شکل 1 د عملی NMC811/Gr پاؤچ ډوله بشپړ بیټرۍ د پرفلورین شوي الیکټرولایټ او دودیز الیکټرولایټ په کارولو سره د تودوخې چلولو ځانګړتیاو پرتله کول. د دودیز (a) EC/EMC او (b) پرفلورین شوي FEC/FEMC/HFE الکترولیټ پاوچ ډوله بشپړ بیټرۍ له یوې دورې وروسته. (c) دودیز EC/EMC الیکټرولیسس او (d) perfluorinated FEC/FEMC/HFE الکترولیټ پاوچ ډوله بشپړ بیټرۍ چې له 100 دورې وروسته عمر لري.

د NMC811/Gr بیټرۍ لپاره د دودیز الیکټرولایټ سره د یو دورې وروسته (شکل 1a)، T2 په 202.5 ° C کې ده. T2 واقع کیږي کله چې د خلاص سرکټ ولتاژ راټیټیږي. په هرصورت، د بیټرۍ T2 د perfluorinated الکترولیت په کارولو سره 220.2 ° C (شکل 1b) ته رسیږي، کوم چې دا ښیي چې perfluorinated الکترولیت کولی شي د لوړ حرارتي ثبات له امله تر یوې اندازې پورې د بیټرۍ اصلي حرارتي خوندیتوب ته وده ورکړي. لکه څنګه چې د بیټرۍ عمر تیریږي، د دودیز الکترولیټ بیټرۍ T2 ارزښت 195.2 ° C (شکل 1c) ته راټیټیږي. په هرصورت، د عمر کولو پروسه د بیټرۍ T2 اغیزه نه کوي د پرفلوورینټ الیکټرولیټ (شکل 1d) په کارولو سره. سربیره پردې، د بیټرۍ اعظمي dT/dt ارزښت د TR په جریان کې د دودیز الیکټرولایټ په کارولو سره تر 113°C s-1 پورې لوړ دی، پداسې حال کې چې بیټرۍ د perfluorinated الیکټرولایټ کاروي یوازې 32°C s-1 ده. د زړو بیټریو په T2 کې توپیر د خوښ شوي NMC811 ارثي حرارتي ثبات ته منسوب کیدی شي ، کوم چې د دودیز الیکټرولایټونو لاندې کم شوی ، مګر په مؤثره توګه د perfluorinated الکترولیتونو لاندې ساتل کیدی شي.

شکل 2 د NMC811 مثبت الکترود او NMC811/Gr د بیټرۍ مخلوط د ډیلیټیشن حرارتي ثبات. (A,b) د C-NMC811 او F-NMC811 سنکروټرون لوړ انرژی XRD کنټور نقشه او د اړوند (003) د تفاوت چوکۍ بدلونونه. (c) د C-NMC811 او F-NMC811 مثبت الکترود تودوخې او اکسیجن خوشې کول. (d) د ډیلیډ مثبت الیکټروډ، لیتی شوی منفي الکترود، او الکترولیت نمونې مخلوط DSC وکر.

شکل 2a او b د دودیز الکترولیتونو په شتون کې او د خونې د تودوخې څخه تر 81 ° C پورې د مودې په جریان کې د خوښې NMC600 HEXRD منحني CEI مختلف پرتونو سره ښیې. پایلې په واضح ډول ښیې چې د الکترولیت په شتون کې ، د CEI قوي طبقه د لیتیم زیرمو کیتوډ حرارتي ثبات لپاره مناسبه ده. لکه څنګه چې په 2c شکل کې ښودل شوي، یو واحد F-NMC811 په 233.8 ° C کې ورو ورو خارجي لوړوالی ښودلی، پداسې حال کې چې د C-NMC811 exothermic لوړوالی په 227.3 ° C کې څرګند شوی. سربیره پردې، د C-NMC811 د مرحلې لیږد له امله د اکسیجن خوشې کیدو شدت او کچه د F-NMC811 په پرتله خورا سخته ده، دا نور تاییدوي چې قوي CEI د F-NMC811 اصلي حرارتي ثبات ته وده ورکوي. شکل 2d د خوښ شوي NMC811 او نورو اړونده بیټرۍ اجزاو په ترکیب کې د DSC ازموینه ترسره کوي. د دودیز الکترولیتونو لپاره، د 1 او 100 سایکلونو سره د نمونو exothermic لوړوالی په ګوته کوي چې د دودیز انٹرفیس عمر به د حرارتي ثبات کم کړي. په مقابل کې، د perfluorinated الیکټرولایټ لپاره، د 1 او 100 دورې وروسته توضیحات د TR محرک تودوخې (T2) سره په مطابقت کې پراخ او معتدل exothermic لوړوالی ښیې. پایلې (شکل 1) ثابت دي، دا په ګوته کوي چې قوي CEI کولی شي په مؤثره توګه د زړو او خوښ شوي NMC811 او د بیټرۍ نورو برخو حرارتي ثبات ته وده ورکړي.

شکل 3 په perfluorinated الکترولیت کې د خوښ شوي NMC811 مثبت الکترود ځانګړتیا. (ab) د عمر لرونکي F-NMC811 مثبت الیکټروډ او ورته EDS نقشه کولو کراس برخې SEM عکسونه. (ch) د عنصر ویش. (ij) په مجازی xy کې د عمر لرونکي F-NMC811 مثبت الکترود کراس برخې SEM عکس. (km) د 3D FIB-SEM جوړښت بیا رغونه او د F عناصرو ځایي ویش.

د fluorinated CEI د کنټرول وړ جوړښت تصدیق کولو لپاره، د کراس برخې مورفولوژي او د زاړه NMC811 مثبت الکترود ویش د اصلي نرم پیک بیټرۍ کې د FIB-SEM (شکل 3 ah) لخوا مشخص شوي. په perfluorinated electrolyte کې، د F-NMC811 په سطحه یو یونیفورم فلورین شوی CEI پرت جوړ شوی. برعکس، په دودیز الکترولیت کې C-NMC811 د F نشتوالی لري او د CEI غیر مساوي طبقه جوړوي. د F-NMC811 (شکل 3h) په کراس برخه کې د F عنصر مینځپانګه د C-NMC811 په پرتله لوړه ده، کوم چې دا نور هم ثابتوي چې د غیر عضوي فلورین شوي میسوفاز جوړښت د خوښ شوي NMC811 ثبات ساتلو کلیدي ده. . د FIB-SEM او EDS نقشه کولو په مرسته، لکه څنګه چې په 3m شکل کې ښودل شوي، دا د F-NMC3 په سطحه په 811D ماډل کې ډیری F عناصر لیدلي.

شکل 4a) د اصلي او خوښ شوي NMC811 مثبت الیکټروډ په سطحه د عنصر ژوره توزیع. (ac) FIB-TOF-SIMS د NMC811 په مثبت الکترود کې د F، O، او Li عناصرو ویش توزیع کوي. (df) د NMC811 د F، O، او Li عناصرو د سطحې مورفولوژي او ژوروالی ویش.

FIB-TOF-SEM نور د NMC811 مثبت الکترود په سطحه د عناصرو ژور ویش څرګند کړ (شکل 4). د اصلي او C-NMC811 نمونو سره پرتله کول، د F سیګنال کې د پام وړ زیاتوالی د F-NMC811 (شکل 4a) د پورتنۍ سطحې پرت کې وموندل شو. برسېره پردې، په سطح کې ضعیف O او لوړ Li سیګنالونه د F- او Li-rich CEI پرتونو جوړښت په ګوته کوي (شکل 4b، c). دې پایلو ټولو تایید کړه چې F-NMC811 د LiF بډایه CEI پرت لري. د C-NMC811 CEI سره پرتله کول، د F-NMC811 CEI پرت ډیر F او Li عناصر لري. برسېره پردې، لکه څنګه چې په FIGS کې ښودل شوي. 4d-f، د ion etching ژوروالي له نظره، د اصلي NMC811 جوړښت د خوښ شوي NMC811 په پرتله خورا پیاوړی دی. د عمر لرونکي F-NMC811 د ایچ ژوروالی د C-NMC811 څخه کوچنی دی، پدې معنی چې F-NMC811 غوره ساختماني ثبات لري.

شکل 5 د CEI کیمیاوي جوړښت د NMC811 مثبت الکترود په سطحه. (a) د NMC811 مثبت الکترود CEI XPS طیف. (bc) د اصلي او خوښ شوي NMC1 مثبت الکترود CEI XPS C1s او F811s سپیکٹرا. (d) Cryo-transmission الکترون مایکروسکوپ: د F-NMC811 عنصر ویش. (e) د CEI منجمد TEM انځور په F-NMC81 کې جوړ شوی. (fg) د C-NMC811 STEM-HAADF او STEM-ABF انځورونه. (hi) د F-NMC811 STEM-HAADF او STEM-ABF انځورونه.

دوی په NMC811 کې د CEI کیمیاوي جوړښت مشخص کولو لپاره XPS کارولی (5 شکل). د اصلي C-NMC811 برعکس، د F-NMC811 CEI لوی F او Li لري مګر کوچني C (شکل 5a) لري. د C ډولونو کمښت په ګوته کوي چې د LiF بډایه CEI کولی شي F-NMC811 د الکترولیتونو سره د دوامدار اړخ عکس العمل کمولو سره خوندي کړي (شکل 5b). برسېره پر دې، د CO او C=O لږ مقدار دا په ګوته کوي چې د F-NMC811 حلول محدود دی. د XPS په F1s سپیکٹرم (شکل 5c) کې، F-NMC811 یو پیاوړی LiF سیګنال وښود، دا تاییدوي چې CEI د فلورین شوي محلولونو څخه اخیستل شوي LiF لوی مقدار لري. د F-NMC811 ذراتو په محلي ساحه کې د F, O, Ni, Co، او Mn عناصرو نقشه ښیي چې توضیحات په مساوي ډول په ټولیز ډول ویشل شوي (شکل 5d). په شکل 5e کې د ټیټ تودوخې TEM عکس ښیي چې CEI کولی شي د محافظتي پرت په توګه عمل وکړي ترڅو په یوشان ډول د NMC811 مثبت الکترود پوښ کړي. د انٹرفیس ساختماني تکامل نور تصدیق کولو لپاره، د لوړ زاویه سرکلر تیاره فیلډ سکینګ لیږد بریښنایی مایکروسکوپي (HAADF-STEM او د سرکلر روښانه فیلډ سکین کولو لیږد بریښنایی مایکروسکوپي (ABF-STEM) تجربې ترسره شوې. -NMC811)، د گردشي مثبت الیکټروډ سطحه د شدید پړاو بدلون سره مخ شوی، او د ډبرې مالګې یو ګډوډ پړاو د مثبت الکترود په سطح کې جمع شوی دی (انځور 5f) د perfluorinated الکترولیت لپاره، د F-NMC811 سطحه مثبت الیکټروډ یو پرت شوی جوړښت ساتي (انځور 5h)، چې زیانمنونکي په ګوته کوي مرحله په مؤثره توګه فشاروي. سربیره پردې، د F-NMC811 (شکل 5i-g) په سطحه د یونیفورم CEI پرت لیدل شوی. دا پایلې نور هم د یووالي ثابتوي. د CEI پرت د NMC811 مثبت الکتروډ سطحه په perfluorinated الکترولیت کې.

شکل 6a) د NMC811 مثبت الیکټروډ په سطحه د انټرفیز مرحلې TOF-SIMS طیف. (ac) د NMC811 مثبت الیکټروډ باندې د ځانګړي دوهم آئن ټوټې ژور تحلیل. (df) د TOF-SIMS کیمیاوي سپیکٹرم د دوهم آیون ټوټې د 180 ثانیو وروسته په اصلي، C-NMC811 او F-NMC811 کې د سپکیدو وروسته.

د C2F ټوټې عموما د CEI عضوي مواد ګڼل کیږي، او LiF2- او PO2 ټوټې معمولا غیر عضوي ډولونه ګڼل کیږي. په تجربه کې د LiF2- او PO2- د پام وړ وده شوي سیګنالونه ترلاسه شوي (شکل 6a, b)، دا په ګوته کوي چې د F-NMC811 CEI پرت کې لوی شمیر غیر عضوي ډولونه شتون لري. برعکس، د F-NMC2 C811F-سګنال د C-NMC811 (شکل 6c) په پرتله کمزوری دی، پدې معنی چې د F-NMC811 CEI طبقه لږ نازک عضوي ډولونه لري. نورې څیړنې موندلې (شکل 6d-f) چې د F-NMC811 په CEI کې ډیر غیر عضوي ډولونه شتون لري پداسې حال کې چې په C-NMC811 کې لږ غیر عضوي ډولونه شتون لري. دا ټولې پایلې په perfluorinated الکترولیت کې د جامد غیر عضوي بډایه CEI پرت جوړښت ښیې. د NMC811/Gr نرم پیک بیټرۍ سره پرتله کول د دودیز الکترولیټ په کارولو سره، د نرم پیک بیټرۍ د پرفلوورینټ الیکټرولایټ په کارولو سره د خوندیتوب ښه والی د دې لپاره منسوب کیدی شي: لومړی، په غیر عضوي LiF کې بډایه CEI پرت جوړښت ګټور دی. د خوښ شوي NMC811 مثبت الیکټروډ ارثي حرارتي ثبات د مرحلې لیږد له امله رامینځته شوي جال اکسیجن خوشې کول کموي؛ دوهم، د جامد غیر عضوي CEI محافظتي طبقه نوره هم د خورا فعاله ډیلیټیشن NMC811 د الکترولیت سره تماس نیولو څخه مخنیوی کوي، د Exothermic اړخ غبرګون کموي؛ دریم، perfluorinated electrolyte په لوړه تودوخه کې لوړ حرارتي ثبات لري.

پایله او Outlook

دې کار د عملي Gr/NMC811 پاؤچ ډوله بشپړ بیټرۍ پراختیا راپور ورکړ چې د پرفلورین شوي الیکټرولایټ په کارولو سره ، کوم چې د پام وړ د دې خوندیتوب فعالیت ښه کړی. داخلي حرارتي ثبات. د TR مخنیوی میکانیزم ژوره مطالعه او د موادو او بیټرۍ کچې ترمنځ اړیکه. د زړښت پروسه د ټول طوفان په جریان کې د perfluorinated الیکټرولایټ بیټرۍ TR محرک تودوخې (T2) اغیزه نه کوي ، کوم چې د دودیز الیکټرولایټ په کارولو سره د عمر لرونکي بیټرۍ څخه څرګند ګټې لري. سربیره پردې، د exothermic لوړوالی د TR پایلو سره مطابقت لري، دا په ګوته کوي چې قوي CEI د لیتیم څخه پاک مثبت الیکټروډ او د بیټرۍ نورو برخو حرارتي ثبات لپاره مناسب دی. دا پایلې ښیې چې د ثبات لرونکي CEI پرت دننه کنټرول ډیزاین د خوندي لوړې انرژي لیتیم بیټرۍ عملي پلي کولو لپاره مهم لارښود اهمیت لري.

ادبي معلومات

په دننه کې جوړ شوي الټرا کانفارمل انټرفیزونه د لوړ خوندیتوب عملي لیتیم بیټرۍ فعالوي، د انرژي ذخیره کولو توکي، 2021.

نږدې_سپین
نژدې

پوښتنې دلته ولیکئ

په 6 ساعتونو کې ځواب ورکړئ، کومې پوښتنې ته ښه راغلاست!