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Vergleich von Lithiumsalzen, die in Lithiumionenbatterieelektrolyten verwendet werden

2018-07-10 15:52:03


Lithium-Ionen-Batterien sind aufgrund ihrer hohen Energiedichte, der hohen Betriebsspannung, der fehlenden Speicherfunktion und der langen Lebensdauer die am häufigsten verwendeten wiederaufladbaren Batterien. Mit der rasanten Entwicklung seiner Anwendungsgebiete haben die Menschen höhere Anforderungen an die Energiedichte, die Leistungsrate, die anwendbare Temperatur, die Lebensdauer und die Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien gestellt. Elektrolyt ist eine wichtige Komponente von Lithium-Ionen-Batterien, und Lithiumsalz als Schlüsselkomponente von flüssigem Elektrolyt ist ein wichtiger Faktor bei der Bestimmung der Elektrolytleistung und ist einer der Durchbrüche bei der Lösung des Problems der Leistungsverbesserung von Lithium-Ionen-Batterien. Dieser Artikel vergleicht Lif6 mit verschiedenen neuen Lithiumsalzen.


Lithiumsalz ist der Lieferant von Lithiumionen im Elektrolyten. Lif6 (Lithiumhexafluorophosphat) ist das derzeit gebräuchlichste Lithiumsalz. die Entwicklung neuer Lithiumsalze libf4 (Lithiumtetrafluoroborat), libob (Lithiumdioxalatborat), Lidfob (Lithiumoxalatdiborat), Lifsi (Lithiumbisfluorsulfonimid), Litschi (Lithiumbistrifluormethylsulfonimid), Lipf2o2 (Lithiumdifluorphosphat) und Lidti (Lithium 4,5 - Dicyano-2-trifluormethylimidazolium) hat auch zunehmende Aufmerksamkeit von Forschern erhalten. Die Vor- und Nachteile des Vergleichs sind wie folgt:


Tabelle 1. Vergleich der Vor- und Nachteile verschiedener Lithiumsalze.

Lithiumsalz
Vorteil
Nachteil
lipp6
(1) hat eine geeignete Löslichkeit und hohe Ionenleitfähigkeit in nicht-wässrigem Lösungsmittel;
(2) Bilden eines stabilen Passivierungsfilms auf der Oberfläche des Al-Folienstromkollektors;
(3) ein stabiler Sei-Film kann auf der Oberfläche der Graphitelektrode in Synergie mit dem Carbonat-Lösungsmittel gebildet werden.
die thermische Stabilität ist schlecht und die Zersetzungsreaktion tritt leicht auf.
libf4
libf4 hat einen weiten Betriebstemperaturbereich, eine gute Hochtemperaturstabilität und eine ausgezeichnete Tieftemperaturleistung. es kann die Filmbildungsfähigkeit des Elektrolyten auf der Elektrode verbessern und die Korrosion einer Al-Folie inhibieren.
die Ionenleitfähigkeit ist gering, was große Einschränkungen hat. es wird oft mit Lithiumsalz mit hoher Leitfähigkeit assoziiert.
libob
libob hat eine höhere Leitfähigkeit, ein breiteres elektrochemisches Fenster, eine gute thermische Stabilität, eine bessere Zyklusstabilität, einen Passivierungsschutz für einen positiven Al-Folienstromkollektor
geringe Löslichkeit und fast unlöslich in Lösungsmittel mit niedriger Dielektrizitätskonstante.
Lidfob
Lidfob hat eine gute Filmbildung, eine gute Leistung bei niedrigen Temperaturen, eine gute Kompatibilität mit der positiven Batterieelektrode, kann einen Passivierungsfilm auf der Oberfläche einer Al-Folie bilden und die Oxidation des Elektrolyten hemmen.
hoher Preis
Lifsi
Lifsi hat eine hohe Leitfähigkeit, geringe Wasserempfindlichkeit und gute thermische Stabilität.
das Korrosionspotential einer Al-Folie beträgt 4,2 V.
Litfsi
litfsi hat eine höhere Löslichkeit und Leitfähigkeit, die thermische Zersetzungstemperatur übersteigt 360ºC und ist schwierig zu hydrolysieren.
Wenn die Spannung höher als 3,7 V ist, wird der Stromkollektor ernsthaft korrodieren.
lipp2o2
lipf2o2 hat eine gute Tieftemperaturleistung; Als Additiv ist es vorteilhaft, die Grenzflächenimpedanz der Batterie zu reduzieren und die Zyklusleistung der Batterie effektiv zu verbessern.
die Löslichkeit ist gering.
Lidti
Lidti hat eine bessere thermodynamische Stabilität; es kann stabil bei 4,5 V existieren und hat eine hohe Lithiumionenmigrationszahl, die die Lade- und Entladeanforderungen von kommerziellen Kathodenmaterialien erfüllen kann.
hohe Syntheseanforderungen

Was sind die Eigenschaften eines idealen Elektrolyten Lithiumsalzes?
(1) geringe Dissoziationsenergie und hohe Löslichkeit: geringe Dissoziation kann sicherstellen, dass der nach der Auflösung von Lithiumsalz gebildete Elektrolyt eine hohe Leitfähigkeit aufweist, wodurch eine hohe Batterierate erreicht wird; Eine hohe Löslichkeit gewährleistet ausreichende Lithiumionen bei der Elektrolytübertragung.
(2) bessere Stabilität: Wenn die Batterie unter Hochspannung und hoher Temperatur betrieben wird, reagiert das Lithiumsalz nicht mit anderen Komponenten.
(3) gute filmbildende Eigenschaften, um sicherzustellen, dass der Elektrolyt während der nachfolgenden Zyklen nicht kontinuierlich verbraucht wird.
(4) gute Passivierung eines Stromkollektors, um die Korrosion einer Al-Folie bei Hochspannung zu verhindern.

(5) kostengünstig, ungiftig und schadstofffrei.


Der Elektrolyt hat einen wesentlichen Einfluss auf die Lebensdauer, die Leistung, die Temperatur und die Sicherheit der Batterie. Lithiumsalze, als Lieferanten von Lithiumionen in dem Elektrolyten, beeinflussen die Leistung des Elektrolyten signifikant. Lif6 ist derzeit das am häufigsten verwendete Lithiumsalz, aber seine thermische Stabilität ist schlecht und empfindlich gegenüber Wasser. Daher steht die Suche nach neuen Lithiumsalzen mit exzellenter Leistung im Mittelpunkt der aktuellen Forschung. Obwohl neue Lithiumsalze wie libf4, libob, litfsi, lifsi, lipf2o2 und litdi die Nachteile von lipf6 vermeiden können, haben sie Probleme mit der elektrischen Leitfähigkeit, der Korrosion und dem Preis. Daher konnte kein Lithiumsalz Lif6 vollständig ersetzen, und die Forscher müssen weiter optimiert und weiterentwickelt werden.

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