بررسی تاثیر افزودنی ضد شعله حاوی فسفر و بهبود دهنده ظرفیتی گوگردی در تشکیل لایه-ی SEI و بهبود ایمنی در باتریهای لیتیوم یون صنعتی

این مقاله با بررسی افزودنی در باتری های صنعتی NCMǁGraphite بهبود عملکرد و سایر خواص مانند ایمنی را بررسی می کند. این بررسی، افزودنی شامل گروه های نیتروژن، گوگرد و فسفر انتخاب شد و سپس بر اساس عملکرد و اثرات آن بر روی مواد الکترود کاتدی و آندی مقایسه و بررسی می شود. ابتدا حلالی متشکل از مخلوط اتیل کربنات و دی متیل کربنات با نسبت وزنی ۱:۱ (EC: DMC) همراه با ۱ مولار نمک LiPF۶ تهیه شد. این محلول به عنوان الکترولیت بدون افزودنی (شاهد) در تمامی مراحل استفاده شد. افزودنی ۴،۴-دی آمینودی فنیل سولفون ۰.۵ درصد وزنی به علاوه دی متیل متیل فسفونات ۵ درصد (DAP) به الکترولیت اصلی اضافه شد. باتری ها از طریق چرخه شارژ-تخلیه گالوانوستاتیک در محدوده ولتاژ ۳-۴.۲ ولت در دمای اتاق قرار گرفتند. هم چنین طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی محدوده ولتاژ ۱۰ میلی ولت و فرکانس ۰.۰۱-۱۰۰ کیلوهرتز برای ارزیابی مقاومت مورد استفاده قرار گرفت. ۲۰۰ چرخه شارژ و دشارژ بر روی باتری انجام شد تا بررسی دقیق تری از سطح گرافیت انجام شود. هم چنین پراش اشعه ایکس برای ارزیابی ساختار کریستالی محصولات استفاده شد. منحنی شارژ/دشارژ مربوط به این اندازه گیری ها را نشان می دهد. در طی ۱۰۰ سیکل با جریان ۰.۵، ظرفیت شارژ/دشارژ حاوی افزودنی در سیکل اول ۲۰۷۶.۴۷ میلی آمپر ساعت بر گرم و در سیکل ۱۰۰ دارای ظرفیت ۲۱۰۶.۲۸ میلی آمپر ساعت بر گرم است. این نشان می دهد که سلول های حاوی افزودنی ظرفیت بالا و ثبات چرخه بیشتری نسبت به شاهد در ۱۰۰ سیکل نشان می دهد دارند. این بهبود نتیجه تجزیه ترجیحی افزودنی است. اجزای لایه SEI که بین الکترودها تشکیل می شود احتمالا مسئول پایداری سیکل متغیر سلول ها در محدوده ولتاژ ۳.۰-۴.۲ ولت هستند. به طور خاص، افزایش کارایی باتری با افزودن DAP که حداکثر ظرفیت تخلیه را دارد، با فرآیند تشکیل موفقیت آمیز یک لایه رابط الکترولیت جامد (SEI) روی آند گرافیتی مرتبط است. علاوه بر این آنالیز پراش اشعه ایکس و تصاویر میکروسکوپ الکترون روبشی پایداری ساختار را به خوبی تایید می کند

کلیدواژه ها:

و SEI ۱ ، فعالیت های ردوکس ، ثبات چرخ ، سولفون