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欧博APP(www.aLLbetgame.us):阿科玛团体推出超高纯度锂盐LiFSI 可提高电池性能

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盖世汽车讯 随着市场生长,锂离子电池需要具有更高的能量密度、更长的使用寿命和更高的功率显示。据外媒报道,阿科玛团体(Arkema)的电池解决方案可以知足其中许多要求。电极质料的研究希望解决了能量密度问题,而全新电解质系统可以显著提高寿命和功率性能。尤其是LiFSI,有望成为LiPF6的优质替换品之一,用作电解液中的锂盐。

(图片泉源:chargedev)

现在,LiFSI主要用作电解质中的添加剂,而LiPF6仍是主要锂盐。少量LiFSI通过与固体电解质界面膜相互作用,提崎岖温性能、寿命和存储稳固性。

此外,使用LiFSI大量取代LiPF6,可以获得更好的性能。用LiFSI取代LiPF6,可以实现更高的离子电导率(图1a)和更高的电解质迁徙数。因此,比起基于LiPF6的电解质,在NMC811/石墨电芯中,基于LiFSI的电解质,具有更高的倍率性能(图1b)。

图1:LiFSI电解质溶液的离子电导率和倍率性能

增添LiFSI/LiPF6的比率,可提高45°C下的寿命以及存储老化(Calendar Aging,随时间发生的容量消耗),这是由于LiFSI具有更高的热稳固性和化学稳固性,比LiPF6发生的HF更少。

在电解液中加入较高浓度的LiFSI(1wt%、4wt%和10wt%),剩余的盐为LiPF6。经由200次循环后,NMC532/石墨电芯的容量保持率有所提高(图2a)。

在电解液中加入10wt%的LiFSI,而不4wt%(图2b)。然后,在70°C、100% SOC的条件下,将NMC/石墨电芯保留两周,其容量恢复能力更高。

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图 2:LiFSI电解质的容量保持率和存储老化

LiFSI的另一优点在于其高消融度,有利于形成高浓度电解液。这种电解质日益受到关注,因其盐/溶剂配位结构可以缓解甚至抑制电解液的易燃性、高压剖析,以及锂金属负极上的枝晶生长。

在1M LiFSI in DME下,以0.5 mA/cm?的电流密度举行枝晶测试,经由延续几天的锂剥离和电镀后,考察到枝晶生长,犹如通过增强电芯极化所展现的(图 3a)。另一方面,在高浓度电解质(4M LiFSI in DME)中,由于锂金属上形成了更稳固和紧凑的富锂固态电解质膜(SEI),枝晶生长受到抑制(图 3b)。

图3:LiFSI在锂金属负极电芯的性能显示

值得一提的是,当使用更高浓度的LiFSI,而不仅仅将其作为添加剂时,LiFSI盐的纯度具有主要意义。尤其是合成历程中发生的氟、硫酸盐或氯等某些离子,会通过差异机制对电池性能发生晦气影响,纵然数目很小,如百万分之几。这会增添电解液在高压下的副反映,在SEI中相互作用,导致镀锂,甚至引起铝集流器侵蚀。

阿科玛正在生产超高纯度产物――FORANEXT?商标下的LiFSI盐。这种盐纵然在没有LiPF6的情形下也能有用钝化铝(图4);在4.4V的Li/Al纽扣电芯中测得的残余电流异常低,在EC/EMC(3:7,vol.)中1M LiFSI下异常稳固。

图4:4.4V计时电流法

为了将FORANEXT? LiFSI与市场上的其他LiFSI举行对照,研究职员丈量LiFSI水溶液中的pH值。在循环或储存历程中,酸性物质的存在可能导致形成HF,从而降低pH值,随着时间推移,纯度也会降低。在循环后,对照由差异LiFSI泉源制成的水溶液中的pH值和容量保持率,超高纯度FORANEXT? LiFSI显示出最佳性能(图 5)。由于容量保持率取决于特定杂质的性子,pH值和容量保持率之间并不总存在直接联系。然而,通过削减杂质总量, FORANEXT? LiFSI经由200次循环后显示出最佳容量保持率。由此可以看出,大规模取代LiPF6时,需要使用超高纯度LiFSI。

图5:差异LiFSI泉源的pH值和容量保持率

总的来说,在电解质中,用LiFSI部门取代LiPF6,可以提高锂离子电池的倍率性能和容量保持性能。LiFSI也有望成为LiPF6的替换品,用于开发能量密度更高的新锂离子电池手艺(如锂金属电池)。对于其中LiFSI浓度高于添加剂量的应用,使用超高纯度LiFSI才气实现最佳性能,如FORANEXT LiFSI。

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