saro-takarina
Ny bateria Lithium-ion (LIBs) dia heverina ho iray amin'ireo teknolojia fitahirizana angovo lehibe indrindra.Rehefa mitombo ny hakitroky ny angovon'ny bateria, dia vao mainka mitsikera ny fiarovana ny batterie raha avoaka tsy nahy ny angovo.Ny lozam-pifamoivoizana mifandraika amin'ny afo sy ny fipoahan'ny LIB dia mitranga matetika eran-tany.Ny sasany dia niteraka fandrahonana lehibe ho an'ny ain'olombelona sy ny fahasalaman'ny olombelona ary nitarika famerenan'ny mpanamboatra vokatra maro.Ireo tranga ireo dia fampahatsiahivana fa ny fiarovana dia fepetra takiana amin'ny bateria, ary ny olana lehibe dia mila vahana alohan'ny fampiharana ny rafitra bateria mahery vaika.Ity Famerenana ity dia mikendry ny hamintina ny fototry ny niandohan'ny olana momba ny fiarovana ny LIB ary manasongadina ny fandrosoana lehibe vao haingana amin'ny famolavolana fitaovana hanatsarana ny fiarovana ny LIB.Manantena izahay fa ity famerenana ity dia hanentana ny fanatsarana bebe kokoa amin'ny fiarovana ny bateria, indrindra ho an'ireo LIB vao misondrotra manana hakitroky angovo avo lenta.
NY niandohan'ny olana momba ny fiarovana ny LIB
Ny electrolyte ranoka organika ao anatin'ny LIB dia mora mirehitra.Ny iray amin'ireo tsy fahombiazana lehibe indrindra amin'ny rafitra LIB dia ny hetsika fandosirana amin'ny hafanana mafana, izay heverina ho antony lehibe indrindra amin'ny olana momba ny fiarovana ny bateria.Amin'ny ankapobeny, ny fihanaky ny hafanana dia mitranga rehefa tsy voafehy ny fanehoan-kevitra exothermic.Rehefa miakatra ny mari-pana amin'ny bateria mihoatra ny ~ 80 ° C, ny tahan'ny fanehoan-kevitra simika exothermic ao anatin'ny batterie dia mitombo ary mihamafana kokoa ny sela, ka miteraka tsingerina fanehoan-kevitra tsara.Mety hiteraka afo sy fipoahana ny mari-pana tsy mitsaha-mitombo, indrindra ho an'ny fonosana bateria lehibe.Noho izany, ny fahatakarana ny antony sy ny fizotran'ny fandosirana mafana dia afaka mitarika ny famolavolana fitaovana miasa hanatsarana ny fiarovana sy ny fahatokisana ny LIB.Ny fizotry ny fitsoahana mafana dia azo zaraina ho dingana telo, araka ny fintinina aosary 1.
Fig. 1 Dingana telo ho an'ny fizotry ny fitsoahana mafana.
Dingana 1: Ny fiandohan'ny hafanana tafahoatra.Ny bateria dia miova avy amin'ny toetra ara-dalàna mankany amin'ny toe-javatra tsy ara-dalàna, ary manomboka mitombo ny hafanana anatiny.Dingana 2: Ny fanangonana hafanana sy ny fizotran'ny famoahana entona.Miakatra haingana ny maripana anatiny, ary mandalo fanehoan-kevitra exothermal ny bateria.Dingana 3: Fandoroana sy fipoahana.Ny electrolyte mora mirehitra dia mirehitra, mitarika amin'ny afo sy fipoahana mihitsy aza.
Ny fiandohan'ny hafanana be loatra (dingana 1)
Ny fandosiran'ny hafanana dia manomboka amin'ny hafanana be loatra amin'ny rafitra bateria.Ny fiakaran'ny hafanana voalohany dia mety hitranga vokatry ny fiampangana ny batterie mihoatra ny voltase novolavolaina (famerenana be loatra), ny fiposahan'ny mari-pana tafahoatra, ny fihoaram-pefy ivelany noho ny tsy fahampian'ny tariby, na ny circuits fohy anatiny noho ny tsy fahampian'ny sela.Amin'izy ireo, ny fahasosorana anatiny no antony lehibe indrindra amin'ny fitsoahana mafana ary somary sarotra fehezina.Mety hitranga amin'ny toe-javatra misy ny fahapotehan'ny sela toy ny fidiran'ny fako metaly ivelany;fifandonan'ny fiara;fananganana dendrite lithium amin'ny famandrihana avo lenta amin'izao fotoana izao, eo ambanin'ny fepetra fanerena be loatra na amin'ny hafanana ambany;ary ny separators misy tsininy noforonina nandritra ny fivorian'ny bateria, raha tsy hilaza afa-tsy vitsivitsy.Ohatra, tamin'ny voalohandohan'ny Oktobra 2013, fiara Tesla iray teo akaikin'i Seattle no nidona tamin'ny potipoti-by izay nanindrona ny ampinga sy ny batterie.Ny potipoti-javatra dia niditra tao amin'ny separator polymère ary nampifandray mivantana ny cathode sy anode, ka nahatonga ny bateria ho fohy ary nirehitra;tamin'ny 2016, ny Samsung Note 7 bateria afo nirehitra noho ny mahery setra ultrathin separator izay mora simba noho ny fanerena avy any ivelany na ny welding burrs amin'ny tsara electrode, ka mahatonga ny bateria ho fohy-circuit.
Mandritra ny dingana 1, miova ny fiasan'ny bateria avy amin'ny toetra mahazatra mankany amin'ny toe-javatra tsy mety, ary ny olana rehetra voatanisa etsy ambony dia hahatonga ny bateria ho mafana be.Rehefa manomboka miakatra ny maripana anatiny dia mifarana ny dingana 1 ary manomboka ny dingana 2.
Fiakaran'ny hafanana sy ny famoahana entona (dingana 2)
Rehefa manomboka ny dingana 2 dia miakatra haingana ny mari-pana ao anatiny, ary ny bateria dia mandalo ireto fanehoan-kevitra manaraka ireto (ireo fanehoan-kevitra ireo dia tsy miseho amin'ny filaharana nomena; mety hitranga miaraka ny sasany amin'izy ireo):
(1) Ny fahapotehan'ny interphase electrolyte solid (SEI) noho ny hafanana tafahoatra na ny fidiran'ny vatana.Ny sosona SEI dia ahitana singa stable (toy ny LiF sy Li2CO3) ary metastable [toy ny polymers, ROCO2Li, (CH2OCO2Li)2, ary ROLi].Na izany aza, ny singa metastable dia mety ho levona amin'ny fomba exothermique eo amin'ny 90 ° C eo ho eo, mamoaka gazy sy oksizenina mora mirehitra.Raiso ohatra ny (CH2OCO2Li)2
(CH2OCO2Li)2→Li2CO3+C2H4+CO2+0.5O2
(2) Miaraka amin'ny fahapotehan'ny SEI, mitombo ny mari-pana, ary ny metaly lithium na ny lithium intercalated ao amin'ny anode dia hihetsika amin'ny solvents organika ao amin'ny elektrôlôly, hamoaka gazy hydrocarbon mirehitra (ethane, methane, ary ny hafa).Izany dia fanehoan-kevitra exothermic izay mampiakatra ny maripana bebe kokoa.
(3) RahovianaT> ~ 130°C, manomboka miempo ny mpizara polyethylene (PE)/polypropylène (PP), izay vao mainka manimba ny toe-draharaha ary miteraka fihoaram-pefy eo amin'ny cathode sy ny anode.
(4) Amin'ny farany, ny hafanana dia miteraka ny fahapotehan'ny akora cathode oxide metaly lithium ary miteraka oksizenina.Raiso ho ohatra ny LiCoO2, izay mety ho levona manomboka amin'ny ~180°C toy izao manaraka izao
Ny fahapotehan'ny cathode koa dia tena exothermic, mampitombo ny mari-pana sy ny tsindry ary, vokatr'izany, manafaingana ny fanehoan-kevitra.
Mandritra ny dingana 2, mitombo ny mari-pana ary miangona ao anaty bateria ny oksizenina.Manomboka amin'ny dingana faha-2 ka hatramin'ny dingana faha-3 ny fizotry ny fandosirana amin'ny hafanana raha vantany vao miangona ny oksizenina sy ny hafanana ho an'ny fandoroana bateria.
Fandoroana sy fipoahana (dingana 3)
Amin'ny dingana faha-3 dia manomboka ny fandoroana.Ny elektrôlôlin'ny LIB dia organika, izay fitambaran'ny karbôna alkyl cyclic sy linear.Manana volatility avo izy ireo ary tena mora mirehitra.Raha raisina ho ohatra ny electrolyte karibonetra be mpampiasa [ny fifangaroan'ny ethylene carbonate (EC) + dimethyl carbonate (DMC) (1:1 amin'ny lanjany)], dia mampiseho fanerena etona 4,8 kPa amin'ny mari-pana amin'ny efitrano ary teboka tselatra faran'izay ambany. amin'ny 25 ° ± 1 ° C amin'ny tsindry rivotra 1.013 bar.Ny oksizenina sy ny hafanana mivoaka amin'ny dingana 2 dia manome ny fepetra takiana amin'ny fandoroana ireo electrolytes organika mora mirehitra, ka miteraka lozam-pifamoivoizana na fipoahana.
Amin'ny dingana 2 sy 3, ny fanehoan-kevitra exothermic dia mitranga amin'ny toe-javatra akaiky-adiabatika.Noho izany, accelerated rate calorimetry (ARC) dia teknika ampiasaina betsaka izay mampitovy ny tontolo iainana ao anatin'ny LIBs, izay manamora ny fahatakarantsika ny kinetika fanehoan-kevitra mafana.Sary 2mampiseho curve ARC mahazatra an'ny LIB voarakitra nandritra ny fitsapana fanararaotana mafana.Mampitombo ny mari-pana amin'ny dingana 2 ny fanaovana simulate, ny loharanon'ny hafanana ivelany dia mampitombo ny mari-pana amin'ny batterie amin'ny mari-pana voalohany.Eo ambonin'io mari-pana io dia simba ny SEI, izay hiteraka fanehoan-kevitra simika exothermic bebe kokoa.Amin'ny farany dia miempo ny separator.Hitombo ny tahan'ny famafazana tena aorian'izay, ka hitarika amin'ny fandosiran'ny thermaly (rehefa>10°C/min ny tahan'ny famafazana tena) ary ny fandoroana electrolyte (dingana 3).
Ny anode dia mesocarbon microbead graphite.Ny cathode dia LiNi0.8Co0.05Al0.05O2.Ny electrolyte dia 1.2 M LiPF6 amin'ny EC/PC/DMC.Separator trilayer Celgard 2325 no nampiasaina.Namboarina nahazoana alalana avy amin'ny Electrochemical Society Inc.
Marihina fa ny fanehoan-kevitra aseho etsy ambony dia tsy misesisesy tanteraka araka ny filaharany.Olana saro-takarina sy mirindra kosa izy ireny.
FITAOVANA MISY FAHASALAMANA BATTERY
Mifototra amin'ny fahatakarana ny fandosiran'ny hafanana amin'ny bateria, fomba maro no ianarana, miaraka amin'ny tanjona hampihenana ny loza ateraky ny fiarovana amin'ny alàlan'ny famolavolana ara-drariny ny singa bateria.Ao amin'ny fizarana manaraka dia mamintina ny fomba fiasa samihafa amin'ny fanatsarana ny fiarovana amin'ny bateria izahay, famahana olana mifandraika amin'ny dingana fandosirana mafana.
Mba hamahana ny olana amin'ny dingana 1 (ny fiandohan'ny hafanana be loatra)
Akora anode azo itokisana.Ny fananganana Li dendrite eo amin'ny anode an'ny LIB dia manomboka ny dingana voalohany amin'ny fandosirana mafana.Na dia nihena aza io olana io tao amin'ny anodes of LIBs ara-barotra (ohatra, anodes carbonaceous), dia tsy voasakana tanteraka ny fananganana Li dendrite.Ohatra, amin'ny LIBs ara-barotra, ny dendrite deposition dia miseho amin'ny sisiny electrode graphite raha tsy mifanaraka tsara ny anodes sy cathodes.Fanampin'izany, ny fepetra fiasan'ny LIB tsy mety dia mety hiteraka fipetrahana metaly Li miaraka amin'ny fitomboan'ny dendrite.Fantatra tsara fa ny dendrite dia mora miforona raha toa ka voampanga ny bateria (i) amin'ny hakitroky amin'izao fotoana izao izay ny fametrahana ny metaly Li dia haingana kokoa noho ny fiparitahan'ny Li ion ao amin'ny grafita betsaka;(ii) ao anatin'ny fepetra fandoavana be loatra rehefa misy grafita be loatra;ary (iii) amin'ny hafanana ambany [ohatra, ny mari-pana ambany (~0°C)], noho ny fitomboan'ny viscosity ny electrolyte ranoka sy ny fitomboan'ny fanoherana ny diffusion Li-ion.
Avy amin'ny fomba fijery ny fananana fitaovana, ny fototra niavian'ny mamaritra ny fiandohan'ny Li dendrite fitomboana eo amin'ny anode dia ny tsy marin-toerana sy nonuniform SEI, izay miteraka uneven eo an-toerana ankehitriny fizarana.Ny singa electrolyte, indrindra fa ny additives, dia nodinihina mba hanatsarana ny fitovian'ny SEI ary hanafoana ny fananganana Li dendrite.Ny additives mahazatra dia ahitana ny karbaona tsy organika [ohatra, CO2 , LiI , sns.] ary ny karbaona organika misy fatorana karbônina tsy mahavoky toy ny vinylene carbonate sy maleimide additives;molekiola cyclic tsy marin-toerana toy ny butyrolactone, ethylene sulfite, ary ny derivatives;ary ny karbônina fluorinated toy ny karibonetra fluoroethylene, ankoatra ny hafa.Na dia eo amin'ny sehatra isan-tapitrisa aza, ireo molekiola ireo dia mbola afaka manatsara ny morphologie SEI, ka mahatonga ny homogenizing ny flux Li-ion ary manafoana ny mety hisian'ny fananganana Li dendrite.
Amin'ny ankapobeny, ny fanamby Li dendrite dia mbola hita ao amin'ny graphite na anodes carbonaceous sy silicon / SiO misy anodes manaraka.Ny famahana ny olan'ny fitomboan'ny Li dendrite dia fanamby tena ilaina amin'ny fampifanarahana ny simika Li-ion amin'ny angovo avo lenta amin'ny ho avy.Tsara homarihina fa, vao haingana, ny ezaka be dia be natokana hamahana ny olan'ny Li dendrite fananganana amin'ny madio Li metaly anodes amin'ny homogenizing ny Li-ion flux nandritra ny Li deposition;ohatra, coating sosona fiarovana, injeniera SEI artifisialy, sns. Amin'ity lafiny ity, ny sasany amin'ireo fomba dia mety hanazava ny fomba hamahana ny olana momba ny anode karbona ao amin'ny LIB.
Multifunctional liquide electrolytes sy separator.Ny electrolyte ranoka sy ny separator dia mitana anjara toerana lehibe amin'ny fanasarahana ara-batana ny cathode sy anode mahery vaika.Noho izany, ny electrolytes sy separator multifunctional voalamina tsara dia afaka miaro ny bateria amin'ny dingana voalohany amin'ny fandosiran'ny batterie mafana (dingana 1).
Mba hiarovana ny batterie amin'ny fanorotoroana mekanika, dia azo avy amin'ny fanampiana tsotra ny silica fumed amin'ny electrolyte karbônina (1 M LiFP6 amin'ny EC/DMC).Amin'ny fanerena mekanika na fiatraikany, ny ranon-javatra dia mampiseho ny fihenjanana mihetsiketsika vokatry ny fitomboan'ny viscosity, noho izany dia manala ny hery fiantraikany sy maneho fandeferana ny fanorotoroana (Sary 3A)
Fig. 3 Paikady hamahana ny olana amin'ny dingana 1.
(A) Elektrôlôly fanamafisam-peo.Ambony: Ho an'ny electrolyte mahazatra, ny fiantraikan'ny mekanika dia mety hitarika amin'ny fahatapahan'ny bateria anatiny, miteraka afo sy fipoahana.Ambany: Ny electrolyte manan-tsaina amin'ny alàlan'ny faneriterena na ny fiantraikany dia mampiseho fandeferana tsara amin'ny fanorotoroana, izay mety hanatsara ny fiarovana mekanika ny bateria.(B) Separators bifunctional ho an'ny fitiliana aloha ny dendrites lithium.Ny fananganana dendrite amin'ny batterie lithium nentim-paharazana, izay ny fidirana tanteraka amin'ny separator amin'ny dendrite lithium dia tsy hita afa-tsy rehefa tsy mahomby ny batterie noho ny circuit fohy anatiny.Raha ampitahaina, ny bateria lithium misy separator bifunctional (misy sosona fitarihana mipetaka eo anelanelan'ny separator mahazatra roa), izay ny dendrite lithium be loatra dia miditra ao amin'ny separator ary mifandray amin'ny sosona varahina mitondra, ka miteraka fihenan'ny.VCu−Li, izay miasa ho toy ny fampitandremana amin'ny tsy fahombiazana mananontanona noho ny fifandraisana fohy anatiny.Na izany aza, ny bateria feno dia mbola miasa soa aman-tsara miaraka amin'ny mety tsy zero.(A) sy (B) dia amboarina na naverina nahazoana alalana avy amin'ny Springer Nature.(C) Trilayer separator handany Li dendrites mampidi-doza sy hanitarana ny bateria fiainana.Ankavia: Lithium anodes dia mora mamorona dendritika, izay afaka mitombo tsikelikely sy miditra ao amin'ny inert polymer separator.Rehefa mampifandray ny cathode sy anode ny dendrites, dia tapaka ny bateria ary tsy mahomby.Ankavanana: Sosona nanopartikely silica no nopetahana tamin'ny alalan'ny fisarahana polymère ara-barotra roa sosona.Noho izany, rehefa mitombo sy miditra amin'ny separator ny lithium dendrites, dia hifandray amin'ny nanoparticles silica ao amin'ny sosona sandwich izy ireo ary ho levona electrochemical.(D) Sarin'ny microscopy electron scanning (SEM) amin'ny separator sandwiched nanoparticle silica.(E) Volavolan-tsarimihetsika mahazatra mifanohitra amin'ny mombamomba ny fotoanan'ny bateria Li / Li miaraka amin'ny separator mahazatra (curve mena) ary ny separator trilayer silica nanoparticle sandwiched (curve mainty) nosedraina tamin'ny fepetra mitovy.(C), (D), ary (E) dia navoaka miaraka amin'ny fahazoan-dàlana avy amin'i John Wiley sy Sons.(F) Skema fanoharana momba ny mekanika amin'ny additives redox shuttle.Eo amin'ny tampon'ny cathode be loatra, ny additive redox dia oksiona amin'ny endrika [O], izay avy eo dia averina amin'ny toetrany [R] tany am-boalohany eo amin'ny velaran'ny anode amin'ny alàlan'ny diffusion amin'ny alàlan'ny electrolyte.Ny tsingerin'ny electrochemical amin'ny oxidation-diffusion-reduction-diffusion dia azo tazonina mandritra ny fotoana tsy voafetra ary noho izany dia manidy ny mety ho cathode amin'ny fiampangana tafahoatra mampidi-doza.(G) Firafitra simika mahazatra amin'ny additives redox shuttle.(H) Mekanisma amin'ny fanakatonana fanampim-panazavana be loatra izay afaka mi-polymerize amin'ny electrochemical amin'ny poizina avo.(I) Firafitra simika mahazatra amin'ny fanampim-panampiana overcharge fanakatonana.Ny tanjaky ny fiasan'ny additives dia voatanisa eo ambanin'ny rafitra molekiola tsirairay ao amin'ny (G), (H), ary (I).
Afaka manasaraka elektronika ny cathode sy anode ny separator ary mitana anjara toerana lehibe amin'ny fanaraha-maso ny toe-pahasalaman'ny bateria in situ mba hisorohana ny fahasimbana bebe kokoa amin'ny dingana 1. Ohatra, ny "separator bifunctional" miaraka amin'ny fanamafisana trilayer polymer-metal-polymer (Sary 3B) dia afaka manome fiasa vaovao fandrefesana voltora.Rehefa mipoitra ny dendrite ary tonga eo amin'ny sosona manelanelana, dia hampifandray ny sosona metaly sy ny anode izany ka ho hita avy hatrany ny fidina tampoka eo anelanelan'izy ireo ho toy ny vokatra.
Ho fanampin'ny fizahana, dia natao handevona ireo dendrites Li mampidi-doza ny separator trilayer ary hampiadana ny fitomboany rehefa avy miditra amin'ny separator.Sosona nanopartikely silica, voahodidin'ny roa sosona mpanasaraka polyolefin ara-barotra (Sary 3, C sy D), dia afaka mandany ny dendrites Li mampidi-doza rehetra, ka manatsara ny fiarovana ny bateria.Ny androm-piainan'ny bateria voaaro dia niitatra be teo amin'ny dimy heny teo ho eo raha oharina amin'ny fanasarahana mahazatra (sary 3E).
Fiarovana tafahoatra.Ny fiampangana tafahoatra dia faritana ho famenoana bateria mihoatra ny voltase novolavolaina.Ny fiampangana be loatra dia mety ho vokatry ny hamafin'ny ankehitriny manokana, ny mombamomba ny fiampangana mahery vaika, sns., izay mety hiteraka olana maromaro, ao anatin'izany (i) fametrahana ny metaly Li amin'ny anode, izay misy fiantraikany lehibe amin'ny fahombiazan'ny electrochemical sy ny fiarovana ny bateria;(ii) fanimbana ny akora cathode, mamoaka oksizenina;ary (iii) fahapotehan'ny electrolyte organika, mamoaka hafanana sy vokatra entona (H2, hydrocarbons, CO, sns.), izay tompon'andraikitra amin'ny fandosiran'ny hafanana.Sarotra ny fanehoan-kevitra elektrôkimika mandritra ny fandotoana, ary ny sasany amin'izy ireo dia voatanisa etsy ambany.
Ny asterisk (*) dia manondro fa ny entona hidrôzenina dia avy amin'ny protic, mamela vondrona vokarina mandritra ny oxidation ny karbônina ao amin'ny cathode, izay avy eo dia miparitaka mankany amin'ny anode mba hihena ary hiteraka H2.
Miorina amin'ny fahasamihafan'ny asany dia azo sokajiana ho redox shuttle additives sy shutdown additives ireo additives fiarovana be loatra.Ny voalohany dia miaro ny sela amin'ny fandoavana be loatra, fa ny farany kosa dia mampitsahatra ny fiasan'ny sela.
Redox shuttle additives miasa amin'ny alalan'ny electrochemical shunting ny fiampangana tafahoatra natsindrona ao amin'ny bateria rehefa misy overcharge.Araka ny hita ao amin’nySary 3F, Ny mekanika dia mifototra amin'ny additive redox izay manana oxidation mety ambany kely noho ny an'ny electrolyte anodic decomposition.Eo amin'ny tampon'ny cathode be loatra, ny additive redox dia oksiona ho amin'ny endrika [O], izay avy eo dia averina amin'ny toetrany voalohany [R] eo ambonin'ny anode aorian'ny fiparitahana amin'ny alàlan'ny electrolyte.Aorian'izany dia afaka miparitaka any amin'ny cathode ilay additive mihena, ary ny tsingerin'ny electrochemical "oxidation-diffusion-reduction-diffusion" dia azo tazonina mandritra ny fotoana tsy voafetra ary noho izany dia manidy ny mety ho cathode amin'ny fiampangana be loatra.Ny fandinihana dia naneho fa ny tanjaky ny redox an'ny additives dia tokony ho eo amin'ny 0.3 hatramin'ny 0.4 V ambonin'ny mety ho an'ny cathode.
Nisy andiana additives misy rafitra simika mifanaraka tsara sy mety ho redox, anisan'izany ny metallocenes organometallic, phenothiazines, triphenylamines, dimethoxybenzenes sy ny derivatives, ary 2-(pentafluorophenyl) -tetrafluoro-1,3,2-benzodioxaboroleFig. 3G).Amin'ny alàlan'ny fampifangaroana ny rafitra molekiola, ny tanjaky ny oxidation additive dia azo ampifandraisina amin'ny 4 V ambony, izay mety amin'ny fitaovana katoda avo lenta avo lenta sy electrolytes.Ny fitsipiky ny famolavolana fototra dia ny fampidinana ny orbital molekiola be mpampiasa indrindra amin'ny additive amin'ny alàlan'ny fampidirana ireo solon'ny fisintonana elektronika, izay mitarika amin'ny fitomboan'ny mety hisian'ny oxidation.Ankoatra ny additives organika, misy sira tsy ara-organika sasany, izay tsy vitan'ny hoe ny sira electrolyte fa afaka miasa ho toy ny redox shuttle ihany koa, toy ny perfluoroborane cluster salts [izany hoe, lithium fluorododecaborates (Li2B12F).xH12−x)], dia hita ihany koa fa mahomby redox shuttle additives.
Ny fanampim-panampiana sôkôla manakatona dia kilasin'ny fanampim-piarovana tsy azo ivalozana.Izy ireo dia miasa na amin'ny alàlan'ny famoahana entona amin'ny poizina avo, izay, ho setrin'izany, dia manetsika ny fitaovana interrupter amin'izao fotoana izao, na amin'ny alàlan'ny electrochemically polymerizing maharitra amin'ny hery avo mba hampitsaharana ny fiasan'ny bateria alohan'ny hitrangan'ny voka-dratsy (sary 3H).Ohatra amin'ny teo aloha dia misy ny xylene, cyclohexylbenzene, ary biphenyl, raha ohatra kosa ny biphenyl sy ireo singa aromatika hafa soloina (sary 3I).Ny voka-dratsy ateraky ny fanakatonana additives dia mbola ny fampandehanana maharitra sy ny fitahirizana ny LIB noho ny oxidation tsy azo ovaina amin'ireo fitambarana ireo.
Mba hamahana ny olana amin'ny dingana 2 (fanangonana hafanana sy dingan'ny famoahana entona)
Akora cathode azo itokisana.Lithium transition oxides metaly, toy ny oxides sosona LiCoO2, LiNiO2, ary LiMnO2;ny oxide karazana spinel LiM2O4;ary ny karazana polyanion LiFePO4, dia fitaovana cathode malaza, izay, na izany aza, dia manana olana momba ny fiarovana indrindra amin'ny hafanana avo.Amin'izy ireo, ny LiFePO4 voarafitra olivine dia azo antoka, izay maharitra hatramin'ny 400 ° C, raha manomboka simba kosa ny LiCoO2 amin'ny 250 ° C.Ny antony hanatsarana ny fiarovana ny LiFePO4 dia ny oksizenina rehetra dia mamorona fatorana covalent matanjaka miaraka amin'ny P5+ mba hamoronana polyanion tetrahedral PO43−, izay mampitombina ny rafitra telo-dimensional manontolo ary manome fitoniana kokoa raha oharina amin'ny fitaovana cathode hafa, na dia mbola misy aza. Nisy lozam-pifamoivoizana tamin'ny batterie notaterina.Ny olana lehibe amin'ny fiarovana dia avy amin'ny fahapotehan'ireo akora cathode ireo amin'ny mari-pana ambony sy ny famoahana oksizenina miaraka, izay mety hitarika ho amin'ny fandoroana sy fipoahana, izay manimba ny fiarovana ny bateria.Ohatra, ny firafitry ny kristaly ny oxide LiNiO2 sosona dia tsy miorina noho ny fisian'ny Ni2 +, ny ionic ny habeny mitovy amin'ny Li +.Ny delithiated LixNiO2 (x< 1) dia mirona hiova ho lasa spinel-karazana dingana LiNi2O4 (spinel) sy rocksalt-karazana NiO, miaraka amin'ny oksizenina navoaka ho ranon-javatra electrolyte amin'ny manodidina 200 ° C, mitarika ho amin'ny electrolyte setroka.
Ezaka be dia be no natao mba hanatsarana ny fahamarinan-toerana mafana amin'ireo akora cathode ireo amin'ny alàlan'ny doping atôma sy ny coating fiarovana amin'ny tany.
Ny doping atôma dia afaka mampitombo be ny fitoniana mafana amin'ny akora okside misy sosona noho ny firafitry ny kristaly miorim-paka.Ny fahamarinan-toerana mafana amin'ny LiNiO2 na Li1.05Mn1.95O4 dia azo hatsaraina amin'ny alàlan'ny fanoloana ampahany amin'ny Ni na Mn amin'ny cation metaly hafa, toy ny Co, Mn, Mg, ary Al.Ho an'ny LiCoO2, ny fampidirana ny doping sy ny singa mifangaro toy ny Ni sy Mn dia mety hampitombo be ny mari-pana amin'ny fahapotehana.Tdec, ary misoroka ny fanehoan-kevitra amin'ny electrolyte amin'ny hafanana ambony.Na izany aza, ny fitomboan'ny fitoniana mafana amin'ny cathode amin'ny ankapobeny dia misy sorona amin'ny fahafaha-manao manokana.Mba hamahana ity olana ity, dia novolavolaina ny akora cathode concentration-gradient ho an'ny bateria lithium azo averina miorina amin'ny okside manganese kobalta lithium misy sosona (Sary 4A).Amin'ity fitaovana ity, ny singa tsirairay dia manana ampahany afovoany manankarena Ni sy sosona ivelany manankarena Mn, miaraka amin'ny fihenan'ny fifantohana Ni ary mampitombo ny fifantohana Mn sy Co rehefa manakaiky ny tany (Sary 4B).Ny voalohany dia manome fahafaha-manao avo lenta, fa ny faharoa kosa manatsara ny fahamarinan-toerana mafana.Ity akora cathode vaovao ity dia naseho hanatsara ny fiarovana ny bateria nefa tsy mampandefitra ny fahombiazan'ny electrochemical (sary 4C).
Fig. 4 Paikady hamahana ny olana amin'ny dingana 2: Cathodes azo itokisana.
(A) Diagrama skéma amin'ny poti-elektrôda tsara miaraka amin'ny fotony manankarena Ni voahodidina sosona ivelany gradient.Ny singa tsirairay dia manana ampahany afovoany manankarena Ni Li (Ni0.8Co0.1Mn0.1) O2 ary sosona ivelany manankarena Mn [Li (Ni0.8Co0.1Mn0.1) O2] miaraka amin'ny fampihenana ny fifantohana Ni sy ny fitomboan'ny Mn sy Co. rehefa manatona ny surface.Ny voalohany dia manome fahafaha-manao avo lenta, fa ny faharoa kosa manatsara ny fahamarinan-toerana mafana.Ny salan'isa dia Li(Ni0.68Co0.18Mn0.18)O2.Aseho eo amin'ny ankavanana koa ny mikrôgrafia elektronika scanning amin'ny singa mahazatra.(B) Ny valin'ny microanalysis x-ray electron-probe amin'ny oksidena lithiated farany Li(Ni0.64Co0.18Mn0.18)O2.Ny fiovan'ny fifantohana tsikelikely ny Ni, Mn, ary Co ao amin'ny interlayer dia miharihary.Mihena ny fifantohan'ny Ni, ary mitombo ny fifantohana amin'ny Co sy Mn mankany amin'ny tany.(C) Differential scanning calorimetry (DSC) traces mampiseho hafanana mikoriana avy amin'ny fanehoan-kevitry ny electrolyte amin'ny fifantohana-gradient akora Li (Ni0.64Co0.18Mn0.18) O2, ny Ni- manankarena afovoany fitaovana Li (Ni0.8Co0.1Mn0. 1)O2, ary ny sosona ivelany manankarena Mn [Li(Ni0.46Co0.23Mn0.31)O2].Ny fitaovana dia voampanga ho 4.3 V. (A), (B), ary (C) dia naverina nahazo alalana avy amin'ny Springer Nature.(D) Ankavia: Sarin'ny microscopie electron transmission (TEM) amin'ny LiCoO2 voarakotra nanopartikely AlPO4;Ny spectrometry x-ray dispersive angovo dia manamafy ny singa Al sy P ao amin'ny sosona coating.Ankavanana: Sary TEM avo lenta mampiseho ny nanopartikely AlPO4 (~ 3 nm amin'ny savaivony) ao amin'ny sosona fanosotra nanoscale;ny zana-tsipìka dia manondro ny fifandraisana misy eo amin'ny sosona AlPO4 sy LiCoO2.(E) Ankavia: Sarin'ny sela misy cathode LiCoO2 miboridana taorian'ny fitsapana 12-V overcharge.Nirehitra sy nipoaka ny sela tamin’io voly io.Ankavanana: Sarin'ny sela misy ny AlPO4 nanoparticle-coated LiCoO2 taorian'ny fitsapana 12-V overcharge.(D) sy (E) dia navoaka rehefa nahazoana alalana avy amin'i John Wiley sy Sons.
Paikady iray hafa hanatsarana ny fahamarinan-toerana mafana dia ny famenoana ny fitaovana cathode miaraka amin'ny sosona manify miaro ny thermally stable Li + mitarika Kamban-teny, izay afaka manakana ny fifandraisana mivantana amin'ny fitaovana cathode amin'ny electrolyte ka hampihena ny lafiny fanehoan-kevitra sy ny hafanana.Ny coatings dia mety ho sarimihetsika inorganika [ohatra, ZnO , Al2O3, AlPO4 , AlF3 , sns.], izay afaka mitondra Li ion rehefa avy lithiated (Sary 4, D sy E), na sarimihetsika organika, toy ny poly (diallyldimethylammonium chloride), sarimihetsika fiarovana miforona amin'ny additives γ-butyrolactone, ary additives multicomponent (misy vinylene carbonate, 1,3-propylene sulfite, ary dimethylacetamide).
Ny fampidirana coating miaraka amin'ny coefficient maripana tsara dia mahomby ihany koa amin'ny fampitomboana ny fiarovana ny cathode.Ohatra, poly(3-decylthiophene)-coated LiCoO2 cathodes dia afaka manidy electrochemical fanehoan-kevitra sy ny lafiny fanehoan-kevitra rehefa miakatra ny mari-pana hatramin'ny> 80 ° C, satria ny conductive polymer sosona afaka manova haingana ho tena resistive fanjakana.Ny saron'ny oligomer manafoana tena miaraka amin'ny maritrano sampana hyper dia afaka miasa ho toy ny sosona fanakanana mafana mba hanakanana ny bateria amin'ny lafiny cathode.
Mpanangona amin'izao fotoana izao azo afindrafindra.Ny fanakatonana ny fanehoan-kevitra elektrôkimika mandritra ny fiakaran'ny mari-pana amin'ny bateria amin'ny dingana 2 dia afaka misoroka tsara ny maripana tsy hitombo bebe kokoa.Ny fanodinana polymer thermoresponsive haingana sy azo averina (TRPS) dia nampidirina anatiny ao amin'ny mpanangona ankehitriny (Sary 5A).Ny sarimihetsika manify TRPS dia misy poti-nify nanostructured nickel (GrNi) mifono graphene mifono graphene ho toy ny filler conductive ary matrix PE misy coefficient fanitarana mafana (α ~ 10−4 K−1).Ny sarimihetsika polymer composite as-fabricated dia mampiseho conductivity avo (σ) amin'ny mari-pana amin'ny efitrano, fa rehefa manakaiky ny mari-pana mifamadika ny mari-pana (Ts), ny conductivity dia mihena ao anatin'ny 1 s amin'ny 7 ka hatramin'ny valo amin'ny halehiben'ny halehiben'ny halehiben'ny polymer volume, izay manasaraka ny singa conductive ary manapaka ny lalan'ny conductive (Sary 5B).Ny sarimihetsika dia lasa insulation avy hatrany ary noho izany dia mamarana ny fiasan'ny bateria (sary 5C).Ity dingana ity dia tena azo averina ary afaka miasa na dia aorian'ny hetsika mafana be loatra aza tsy mampandefitra ny fampisehoana.
Fig. 5 Paikady hamahana ny olana amin'ny dingana 2.
(A) Skema fanoharana momba ny mekanika fanodinana mafana amin'ny mpanangom-bokatra TRPS ankehitriny.Ny batterie azo antoka dia manana mpanangom-bokatra iray na roa voarakotra amin'ny sosona TRPS manify.Izy io dia miasa ara-dalàna amin'ny mari-pana amin'ny efitrano.Na izany aza, raha misy ny mari-pana ambony na ny ankehitriny lehibe, ny polymère matrix mivelatra, ka manasaraka ny conductive poti, izay mety hampihena ny conductivity, mampitombo be ny fanoherana sy ny fanakatonana ny bateria.Ny rafitry ny bateria dia azo arovana tsy misy fahasimbana.Rehefa mangatsiaka dia mihena ny polymère ary miverina amin'ny lalan'ny conductive tany am-boalohany.(B) Ny fiovan'ny fanoherana ny sarimihetsika TRPS samihafa ho toy ny fiasan'ny mari-pana, anisan'izany ny PE / GrNi miaraka amin'ny entana GrNi samihafa ary PP / GrNi miaraka amin'ny 30% (v / v) entana GrNi.(C) Famintinana ny fahafahan'ny bisikileta LiCoO2 azo antoka eo anelanelan'ny 25°C sy ny fanakatonana.Ny fahafaha-manakaiky ny zero amin'ny 70 ° C dia manondro ny fanakatonana tanteraka.(A), (B), ary (C) dia naverina naverina nahazo alalana avy amin'ny Springer Nature.(D) Fanehoan-kevitra schematic momba ny foto-kevitra fanakatonana mifototra amin'ny microsphere ho an'ny LIBs.Ny electrodes dia miasa miaraka amin'ny microspheres thermoresponsive izay, ambonin'ny mari-pana ao anaty bateria, dia mandalo fiovan'ny hafanana (miempo).Ny kapsily voarendrika dia manarona ny elektrôdôda, mamorona sakana manangana ionika ary manidy ny selan'ny bateria.(E) Ny fonon-tambajotra tsy ara-organika manify sy mijoro tena misy 94% alumina poti sy 6% styrene-butadiene rubber (SBR) dia nomanina tamin'ny fomba fanariana vahaolana.Ankavanana: Sary mampiseho ny fitoniana mafana amin'ny separator inorganic composite sy ny separator PE.Notazonina tamin'ny 130 ° C nandritra ny 40 minitra ny separators.Ny PE dia nihena be tamin'ny faritra misy ny efamira misy teboka.Na izany aza, ny separator composite dia tsy nampiseho fihenam-bidy miharihary.Naverina naverina nahazoana alalana avy amin'i Elsevier.(F) Firafitry ny molekiola misy polymère hafanana mitsonika be toy ny fitaovana fanasarahana miaraka amin'ny fihenan'ny hafanana ambany.Ambony: polyimide (PI).Afovoany: cellulose.Ambany: poly(butylene) terephthalate.(G) Ankavia: Fampitahana ny spectra DSC an'ny PI amin'ny separator PE sy PP;Ny separator PI dia mampiseho fahatoniana mafana tsara amin'ny mari-pana amin'ny 30 ° ka hatramin'ny 275 ° C.Ankavanana: Sary fakan-tsary nomerika mampitaha ny fahamandoan'ny mpanasaraka ara-barotra sy ny mpanasa PI as-synthesized miaraka amin'ny electrolyte karibonetra propylène.Naverina naverina nahazoana alalana avy amin'ny American Chemical Society.
Separator fanakatonana mafana.Paikady iray hafa hisorohana ny batteries amin'ny fandosirana mafana mandritra ny dingana 2 dia ny fanakatonana ny lalan'ny fampitaovana ny Li ion amin'ny alalan'ny separator.Separators dia singa manan-danja amin'ny fiarovana ny LIBs, satria izy ireo dia manakana ny fifandraisana elektrika mivantana eo amin'ny katoda avo lenta sy ny fitaovana anode raha mamela ny fitaterana ionika.PP sy PE no fitaovana fampiasa matetika indrindra, saingy manana fahamendrehana mafana izy ireo, miaraka amin'ny teboka miempo ~ 165 ° sy ~ 135 ° C, tsirairay avy.Ho an'ny LIB ara-barotra, ny separators miaraka amin'ny rafitra trilayer PP / PE / PP dia efa natao ara-barotra, izay misy ny PE dia fiarovana afovoany.Rehefa mitombo ny mari-pana anatiny amin'ny bateria mihoatra ny mari-pana manakiana (~ 130 ° C), dia miempo ny sosona PE porous amin'ny ampahany, manidy ny mason'ny sarimihetsika ary manakana ny fifindran'ny ion ao amin'ny electrolyte ranoka, raha ny sosona PP dia manome fanohanana mekanika mba hisorohana ny anatiny. fohy .Raha tsy izany dia azo atao ihany koa ny fanakatonana ny LIB amin'ny alàlan'ny fampiasana PE thermoresponsive na microspheres paraffine ho toy ny sosona miaro ny anodes bateria na separator.Rehefa tonga amin'ny lanjany lehibe ny mari-pana ao anaty batterie, dia mitsonika ny microspheres ary manarona ny anode / separator amin'ny sakana tsy azo tsapain-tanana, manakana ny fitaterana Li-ion ary manidy ny sela maharitra (sary 5D).
Separators manana fahamarinan-toerana mafana avo.Mba hanatsarana ny fahamarinan-toerana mafana amin'ny fanasarahana bateria dia fomba roa no novolavolaina nandritra ny taona maromaro lasa:
(1) Mpisaraka seramika nohatsaraina, noforonina tamin'ny alàlan'ny fametahana mivantana na fitomboan'ny sosona seramika toy ny SiO2 sy Al2O3 amin'ny separatora polyolefin efa misy na amin'ny alàlan'ny vovoka seramika tafiditra ao anaty akora polymeric (sary 5E), mampiseho teboka mitsonika avo be sy tanjaky ny mekanika avo lenta ary manana conductivity mafana ihany koa.Ny separators composite sasany noforonina tamin'ny alalan'ity paikady ity dia natao ara-barotra, toy ny Separion (anaram-barotra).
(2) Ny fanovana ny fitaovana separator avy amin'ny polyolefin ho polymers mari-pana avo lenta miaraka amin'ny fihenam-bidy ambany amin'ny hafanana, toy ny polyimide, cellulose, poly (butylene) terephthalate, ary poly (ester) mitovy amin'izany, dia paikady mahomby hafa hanatsarana ny fahamarinan-toerana mafana. ny separator (Sary 5F).Ohatra, polyimide dia polymère thermosetting izay heverin'ny besinimaro ho safidy tsara kokoa noho ny fahamarinany mafana tsara (miorina amin'ny 400 ° C), fanoherana simika tsara, tanjany avo lenta, fahaleovan-tena amin'ny electrolyte, ary faharetan'ny lelafo (Fig. 5G).
Fonosana batterie misy fiasa mangatsiaka.Ny rafi-pitantanana mafana miendrika fitaovana azo avy amin'ny fivezivezen'ny rivotra na ny fampangatsiahana ranon-javatra dia nampiasaina hanatsarana ny fiasan'ny bateria sy hampiadana ny fiakaran'ny maripana.Fanampin'izany, ny fitaovana fanovana dingana toy ny savoka paraffine dia nampidirina tao anaty fonosana batterie mba ho toy ny fanalefahana ny hafanana mba hifehezana ny mari-pana, ka hisorohana ny fanararaotana ny mari-pana.
Famahana ny olana amin'ny dingana 3 (fandoroana sy fipoahana)
Ny hafanana, ny oksizenina ary ny solika, fantatra amin'ny anarana hoe "triangle afo", no akora ilaina amin'ny ankamaroan'ny afo.Miaraka amin'ny fivondronan'ny hafanana sy oksizenina ateraky ny dingana 1 sy 2, dia manomboka mirehitra ho azy ny solika (izany hoe ny electrolyte mora mirehitra).Ny fampihenana ny fahamaivanan'ny solvent electrolyte dia tena ilaina amin'ny fiarovana ny bateria sy ny fampiharana LIB lehibe kokoa.
Additives mahatanty lelafo.Ny ezaka fikarohana goavana dia natokana ho an'ny famolavolana additives mahatanty lelafo mba hampihenana ny fahamaroan'ny elektrôlôta ranoka.Ny ankabeazan'ny fanampin'ny lelafo ampiasaina amin'ny elektrôlôta ranoka dia mifototra amin'ny fitambarana phosphorus organika na kapoka halogenated organika.Satria mampidi-doza amin'ny tontolo iainana sy ny fahasalaman'ny olombelona ny halogen, ny fitambarana phosphorus organika dia kandida mampanantena kokoa ho fanampin'ny lelafo noho ny fahaizany manakana ny lelafo sy ny fahatsaran'ny tontolo iainana.Ny phosphore organika mahazatra dia ahitana trimethyl phosphate, triphenyl phosphate, bis (2-methoxyethoxy) methylallylphosphonate, tris (2,2,2-trifluoroethyl) phosphite, (ethoxy) pentafluorocyclotriphosphazene, ethylene ethyl phosphate, sns.sary 6A).Ny mekanika amin'ny fiantraikan'ny fanemorana ny lelafo amin'ireo fitambarana misy phosphorus ireo dia heverina ho dingana iray manala ny radika simika.Mandritra ny fandoroana, ny molekiola misy phosphore dia afaka mivadika ho karazana radika maimaim-poana misy phosphore, izay afaka manafoana ireo radika (ohatra, radika H sy OH) ateraky ny fiparitahan'ny fanehoan-kevitra izay tompon'andraikitra amin'ny fandoroana mitohy (sary 6, B sy C).Indrisy anefa, ny fampihenana ny flammability miaraka amin'ny fanampiana ireo phosphore-misy lelafo retardants tonga amin'ny fandaniana ny electrochemical fampisehoana.Mba hanatsarana io fifampiraharahana io, dia nanao fanovana sasantsasany tamin'ny firafitry ny molekiolany ny mpikaroka hafa: (i) ny fluorina amin'ny ampahany amin'ny alkyl phosphates dia afaka manatsara ny fitoniana fampihenana azy sy ny fahombiazan'ny fahataperan'ny lelafo;(ii) ny fampiasana ny kapoaky ny manana sy miaro sarimihetsika-miforona sy lelafo-retarding fananana, toy ny bis (2-methoxyethoxy) methylallylphosphonate, izay ny allylic vondrona afaka polymerize sy mamorona SEI marin-toerana sarimihetsika amin'ny graphite surfaces, ka mahomby fisorohana ny lafiny mampidi-doza. fanehoan-kevitra;(iii) fiovan'ny P(V) phosphate ho P(III) phosphite, izay manamora ny fiforonan'ny SEI ary afaka manafoana ny PF5 mampidi-doza [ohatra, tris(2,2,2-trifluoroethyl) phosphite];ary (iv) fanoloana ny additives organophosphorus amin'ny cyclic phosphazenes, indrindra fa ny cyclophosphazene fluorinated, izay nanatsara ny fifanarahana electrochemical.
Fig. 6 Paikady hamahana ny olana amin'ny dingana faha-3.
(A) Firafitry molekiola mahazatra amin'ny additives mahatanty lelafo.(B) Ny mekanika amin'ny fiantraikan'ny lelafo avy amin'ireo fitambarana misy phosphorus ireo dia heverina ho dingan'ny fanalana radika simika, izay mety hampitsahatra ny fihetsiketsehan'ny rojo radika tompon'andraikitra amin'ny fihetsiky ny setroka ao amin'ny dingan'ny entona.TPP, triphenyl phosphate.(C) Ny fotoana famonoan-tena (SET) an'ny elektrôlôta karibonetra mahazatra dia azo ahena be miaraka amin'ny fanampiana triphenyl phosphate.(D) Schematic amin'ny "smart" electrospun separator miaraka amin'ny toetran'ny lelafo mirehitra ho an'ny LIBs.Ny separator maimaim-poana dia ahitana microfibers miaraka amin'ny firafitry ny akorandriaka ifotony, izay ny fatana lelafo no fototra ary ny polymère ny akorany.Rehefa mipoitra amin'ny hafanana, mitsonika ny akorandriaka polymère ary avy eo dia avoaka ao anaty elektrôlôly ny fandoroana lelafo voarakotra, ka manafoana tsara ny fandoroana sy ny fandoroana ny electrolyte.(E) Ny sary SEM amin'ny microfibers TPP@PVDF-HFP aorian'ny etching dia mampiseho mazava tsara ny firafitry ny akorandriny.Scale bar, 5 μm.(F) Firafitry molekiola mahazatra amin'ny ranon-javatra ionika amin'ny mari-pana amin'ny efitrano ampiasaina ho electrolytes tsy mirehitra ho an'ny LIB.(G) Ny firafitry ny molekiolan'ny PFPE, analogue PEO tsy mirehitra perfluorinated.Vondrona methyl carbonate roa no ovaina amin'ny faran'ny rojo polymère mba hiantohana ny fifanarahan'ny molekiola amin'ny rafitra bateria ankehitriny.
Marihina fa misy foana ny fifanakalozam-barotra eo amin'ny fihenan'ny flammability ny electrolyte sy ny fahombiazan'ny sela ho an'ny additives voatanisa, na dia nohatsaraina aza io marimaritra iraisana io tamin'ny alàlan'ny famolavolana molekiola etsy ambony.Paikady iray hafa naroso hamahana ity olana ity dia ny fampidirana ny fatana lelafo ao anatin'ny akora polymère miaro amin'ny microfibers, izay amboarina bebe kokoa mba hamoronana separator tsy voatenona (sary 6D).Fizarana mikrofibera tsy voatenona electrospun vaovao misy toetra mahatohitra lelafo ateraky ny hafanana dia noforonina ho an'ny LIB.Ny encapsulation ny lelafo retardant ao anaty akorandriaka polymère miaro dia manakana mivantana ny lelafo retardant amin'ny electrolyte, manakana ny fiantraikany ratsy avy amin'ny retardants amin'ny electrochemical fampisehoana ny bateria (sary 6E).Na izany aza, raha mitranga ny fandosiran'ny batterie LIB, dia hiempo ny akorandriaka poly(vinylidenefluoride-hexafluoro propylene) copolymer (PVDF-HFP) rehefa miakatra ny mari-pana.Avy eo dia havoaka ao amin'ny elektrôlôly ny fanerena lelafo mifono triphenyl phosphate, ka manafoana tsara ny fandoroana ireo electrolytes mora mirehitra.
Novolavolaina ihany koa ny hevitra hoe "électrolyte mivondrona sira" hamahana ity olana ity.Ireo electrolytes organika mamono afo ho an'ny bateria azo averina dia misy LiN(SO2F)2 ho sira ary mahatohitra lelafo malaza amin'ny trimethyl phosphate (TMP) ho solvent tokana.Ny fiforonan'ny SEI tsy ara-organika azo avy amin'ny sira amin'ny anode dia zava-dehibe ho an'ny fahombiazan'ny electrochemical.Ity paikady vaovao ity dia azo itarina amin'ny fatana lelafo isan-karazany ary mety hanokatra lalana vaovao amin'ny famolavolana solvent mahatanty lelafo ho an'ny LIB azo antoka kokoa.
Electrolytes ranoka tsy mirehitra.Ny vahaolana farany amin'ny olana ara-piarovana amin'ny electrolyte dia ny famolavolana electrolytes tsy mirehitra.Vondrona iray amin'ny electrolytes tsy mirehitra izay nodinihina lalina dia ny ranon-javatra ionika, indrindra fa ny ranon-javatra ionika amin'ny mari-pana ao amin'ny efitrano, izay tsy mivolavola (tsy misy tsindry etona hita eo ambanin'ny 200°C) ary tsy mirehitra ary manana varavarankely mivelatra (Sary 6F).Na izany aza, mbola ilaina ny fikarohana mitohy mba hamahana ny olan'ny fahaiza-manaon'ny taham-pahavaratra vokatry ny viscosity avo, ny laharan'ny famindrana Li ambany, ny tsy fahatomombanan'ny cathodic na ny fampihenana, ary ny vidin'ny ranon-javatra ionika.
Ny hydrofluoroethers molekiolan'ny lanja ambany dia kilasy iray hafa amin'ny elektrôlôly ranon-javatra tsy mirehitra noho ny haavony na tsy misy tselatra, ny tsy fandeferana, ny fihenjanana ambany, ny viscosity ambany, ny hafanana mangatsiaka ambany, sns.Ny famolavolana molekiola mety dia tokony hatao mba hampifanaraka ny toetrany simika mifanaraka amin'ny fepetran'ny electrolytes bateria.Ohatra iray mahaliana izay notaterina vao haingana dia ny perfluoropolyether (PFPE), analogue perfluorinated polyethylene oxide (PEO) izay fantatra tsara amin'ny tsy fandoroana azy.Fig. 6G).Vondrona methyl carbonate roa no ovaina amin'ny vondrona terminal amin'ny rojo PFPE (PFPE-DMC) mba hiantohana ny fampifanarahana ny molekiola amin'ny rafitra bateria ankehitriny.Noho izany, ny tsy flammability sy ny fahamarinan-toerana mafana ny PFPEs dia afaka manatsara ny fiarovana ny LIBs be dia be ary mampitombo ny isa electrolyte famindrana noho ny tsy manam-paharoa rafitra rafitra molekiola.
Ny dingana faha-3 no dingana farany fa tena manan-danja indrindra amin'ny fizotry ny fitsoahana mafana.Tsara homarihina fa na dia efa nisy ezaka lehibe natao hampihenana ny flammability ny elektrôlôly ranoka manara-penitra, dia mampiseho fampanantenana lehibe ny fampiasana ny elektrôlôta solida tsy mivadika.Ny electrolytes solid dia mizara ho sokajy roa: electrolytes seramika inorganika [sulfides, oxides, nitride, phosphates, sns.] ary electrolytes polymère solid [fampifangaroana ny sira Li amin'ny polymère, toy ny poly(éthylene oxide), polyacrylonitrile, sns.].Tsy holazaina amin'ny antsipiriany eto ny ezaka hanatsarana ny electrolyte mafy, satria efa voafintina tsara ity lohahevitra ity tamin'ny famerenana vao haingana.
MISY
Taloha, fitaovana vaovao maro no novolavolaina hanatsarana ny fiarovana ny bateria, na dia tsy mbola voavaha tanteraka aza ny olana.Fanampin'izany, miovaova ny mekanika mifototra amin'ny olana momba ny fiarovana ho an'ny simia bateria samihafa.Noho izany, ny fitaovana manokana namboarina ho an'ny bateria samihafa dia tokony hamboarina.Mino izahay fa mbola ho hita ny fomba mahomby kokoa sy fitaovana voavolavola tsara.Eto izahay dia mitanisa torolalana maromaro azo atao amin'ny fikarohana momba ny fiarovana ny bateria ho avy.
Voalohany, zava-dehibe ny fampivelarana fomba fiasa in situ na in operando hahitana sy hanaraha-maso ny toe-pahasalaman'ny LIB.Ohatra, ny fizotran'ny fandosirana mafana dia mifandray akaiky amin'ny hafanana anatiny na ny fiakaran'ny tsindry ao anatin'ny LIB.Na izany aza, ny fizarana mari-pana ao anaty bateria dia somary sarotra, ary ilaina ny fomba hanaraha-maso tsara ny soatoavina ho an'ny electrolytes sy electrodes, ary koa ny separators.Noho izany, ny fahafahana mandrefy ireo mari-pamantarana ireo ho an'ny singa samihafa dia tena ilaina amin'ny fitiliana ary noho izany dia hisorohana ny loza ateraky ny fiarovana ny bateria.
Ny fahamarinan-toerana mafana amin'ny separators dia tena ilaina amin'ny fiarovana ny bateria.Ireo polymers vao novolavolaina miaraka amin'ny teboka avo lenta dia mahomby amin'ny fampitomboana ny fahamendrehan'ny separator.Na izany aza, ny toetra mekanika dia mbola ambany, izay mampihena be ny fizotrany mandritra ny fivorian'ny bateria.Ankoatr'izay, ny vidiny dia lafin-javatra manan-danja tokony hodinihina amin'ny fampiharana azo ampiharina.
Ny fivoaran'ny electrolytes mafy dia toa vahaolana farany amin'ny olana ara-piarovana ny LIB.Ny electrolyte mivaingana dia hampihena be ny mety hisian'ny fanafoanana ny bateria anatiny, miaraka amin'ny loza ateraky ny afo sy ny fipoahana.Na dia natokana ho amin'ny fandrosoan'ny electrolytes mafy aza ny ezaka lehibe, ny fahombiazan'izy ireo dia mitohy lavitra noho ny an'ny electrolytes ranoka.Ny fitambaran'ny electrolytes inorganika sy polymère dia mampiseho hery lehibe, saingy mitaky famolavolana sy fanomanana sarotra.Antitranterinay fa ny famolavolana araka ny tokony ho izy ny fifandraisana inorganika-polymer sy ny injeniera amin'ny fampifanarahana azy ireo dia tena ilaina amin'ny fitaterana Li-ion mahomby.
Tsara homarihina fa ny elektrôlôta ranoka dia tsy ny singa bateria ihany no mirehitra.Ohatra, rehefa misy fiampangana be dia be ny LIB, ny fitaovana anode mirehitra (ohatra, graphite lithiated) dia olana lehibe amin'ny fiarovana.Ny fanamafisam-peo izay afaka mampihemotra ny afo amin'ny akora matanjaka dia tena ilaina mba hampitomboana ny fiarovana azy ireo.Mety afangaro amin'ny grafita amin'ny endrika binder polymère na framework conductive ny flame retardants.
Ny fiarovana amin'ny bateria dia olana sarotra sy sarotra.Ny ho avin'ny fiarovana amin'ny bateria dia mitaky ezaka bebe kokoa amin'ny fandalinana mekanika fototra ho an'ny fahatakarana lalindalina kokoa ankoatry ny fomba fiasa mandroso kokoa, izay afaka manome fampahalalana fanampiny hitarihana ny famolavolana fitaovana.Na dia mifantoka amin'ny fiarovana ara-materialy aza ity Famerenana ity, dia tokony ho marihina fa ilaina kokoa ny fomba fiasa manontolo hamahana ny olana momba ny fiarovana ny LIBs, izay misy ny fitaovana, ny singa sy ny endrika, ary ny maody sy ny fonosana bateria manana anjara toerana mitovy mba hahatonga ny bateria azo antoka alohan'ny. avoaka eny an-tsena izy ireo.
FANOMEZANA SY FANAMARIHANA
Kai Liu, Yayuan Liu, DingchangLin, Allen Pei, Yi Cui, Fitaovana ho an'ny fiarovana ny bateria lithium-ion, ScienceAdvances, DOI: 10.1126/sciadv.aas9820
Fotoana fandefasana: Jun-05-2021
