Xitoyda lityum batareyalarni lityumdan oldin lityumlash holati va unga tegishli lityum qo'shimchalari uchun patent texnologiyalari

Lityum-ionli batareyaning birinchi zaryadi paytida organik elektrolit grafit kabi salbiy elektrod yuzasida parchalanadi va parchalanadi va qattiq elektrolitlar fazasi interfeysi (SEI) plyonkasini hosil qiladi, bu esa litiyni doimiy ravishda doimiy ravishda iste'mol qiladi. ijobiy elektrod, bu birinchi tsiklning Coulombic samaradorligini (ICE) og'ishini keltirib chiqaradi. Lityum-ionli batareyalarning quvvati va energiya zichligini pasaytirib, past.

Mavjud grafit materiallari birinchi qaytarilmas lityum yo'qotilishiga 5% dan 10% gacha, yuqori quvvatli anodli materiallar uchun esa birinchi lityum yo'qotilishi undan ham yuqori (kremniyning qaytarilmas quvvat yo'qotilishi 15% dan 35% gacha). Ushbu muammoni hal qilish uchun odamlar prelitifikatsiya texnologiyasini o'rganishdi. Batareyaning umumiy quvvati va energiya zichligini oshirish uchun SEI plyonkasini hosil bo'lishidan kelib chiqadigan qaytarilmaydigan lityum yo'qotilishini qoplash uchun elektrod materiali lityum bilan oldindan lityum bilan to'ldiriladi.

FIRSTEK so'nggi yillarda litiydan oldingi texnologiyaning salbiy elektrodga litiy qo'shilishi va musbat elektrodga litiy qo'shilishi kabi ikki yo'nalishdagi tadqiqot natijalarini sarhisob qildi.

Anot lityum qo'shimchasi texnologiyasi

Lityatsiya oldidan keng tarqalgan usullar hozirgi kunda litiylash jarayonining asosiy jarayonlari bo'lgan lityum folga qo'shimchalari, lityum kukunlari qo'shimchalari va boshqalar kabi salbiy elektrod lityum qo'shimchalari hisoblanadi. Bundan tashqari, lityum silitsid kukuni va elektrolitik lityum tuzining suvli eritmasi yordamida lityumlash texnologiyalari ham mavjud.

1. Lityum folga lityumni to'ldiradi

Lityum folga to'ldirish - bu lityumni to'ldirish uchun o'z-o'zidan tushirish mexanizmidan foydalanadigan texnologiya. Metall lityumning potentsiali -3.05V (SHE ga nisbatan, standart vodorod elektrodiga teng), bu barcha elektrod materiallari orasida eng past ko'rsatkichdir. Potentsiallar farqi mavjudligi sababli, salbiy elektrod moddasi metall lityum folga bilan aloqa qilganda, elektronlar o'z-o'zidan salbiy elektrodga o'tadi va salbiy elektrodga Li + kiritiladi.

N. Liu va boshqalar. zanglamaydigan po'latdan yasalgan substratda o'stirilgan kremniy nanovirlarning (SiNWs) salbiy elektrodiga elektrolitni tomizdi va keyin lityumni to'ldirish uchun to'g'ridan-to'g'ri lityum metall folga bilan aloqa qildi. Lityum qo'shimchasidan keyin salbiy elektrodda yarim hujayra sinovi o'tkazildi. Lityum qo'shimchasiz SiNWlarning ochiq elektr zo'riqishida (OCV) 1,55V, 0,01 ～ 1,00 V da birinchi 0,1 C razryadida litiyni solishtirma quvvati 3800 mAh / g ni tashkil qilganligi aniqlandi. lityum qo'shimchasidan keyin SiNW ning OCV 0,25 V ni tashkil qiladi va litiy qo'shilishining solishtirma quvvati birinchi marta 1600mAh / g ni tashkil qiladi. OCV ning o'zgarishi va lityum interkalatsiyasining o'ziga xos quvvati shuni ko'rsatadiki, lityum to'ldirilgandan so'ng Si qisman Li bilan reaksiyaga kirishdi.

J. Xassun va boshq. litiyni to'ldirish uchun elektrolitda 180 daqiqa davomida namlangan lityum folga bilan kalay-uglerod (Sn-C) salbiy elektrodiga bevosita tegdi. 0,01 ~ 2,00V da 80 mA / g gacha bo'lgan yarim hujayra bilan sinovdan o'tgan lityumni to'ldirgandan so'ng, Sn-C ning qaytarilmas o'ziga xos quvvati 680 mAh / g (63%) dan 65 mAh / g (14%) gacha kamayadi. Salbiy elektrod va LiNi0. 45Co0. 1Mn1. 45O4 to'liq batareyani tashkil etadi va 1,1 C dan 3,1 gacha 4,8 V gacha bo'lgan sinovdan o'tgan ICE 100% ga yaqin, tsikl barqaror va tezlik ko'rsatkichlari yaxshi; 5,0 C Maxsus deşarj quvvati 110 mAh / g ga etadi, bu esa 0,2 S zaryaddan 14% kamdir.

Lityum folga bilan to'g'ridan-to'g'ri aloqa qilishda salbiy elektrodni oldindan litiylash mumkin bo'lsa-da, litiylanish darajasini aniq boshqarish oson emas. Litatsiyaning etarli emasligi ICEni etarlicha yaxshilay olmaydi; va ortiqcha lityum qo'shilishi salbiy elektrod yuzasida metall lityum qoplama qatlamini hosil qilishi mumkin.

HJ Kim va boshq. lityum folga orqali kremniy oksidi manfiy elektrodida (c-SiOx) lityumni to'ldirish uchun tashqi qisqa tutashuvdan foydalangan. Qiyosiy tajriba shuni ko'rsatadiki, tashqi qisqa tutashuvdagi qarshilik 100 Ω va qisqa tutashuv vaqti 30 minut bo'lsa, ICE maksimal darajaga ko'tarilishi mumkin. Lityum qo'shimchasidan oldin va keyin c-SiOx ning yarim hujayrali sinovi o'tkazildi va 0,01 ~ 1,50 V gacha bo'lgan 0,07 C ning dastlabki 5 tsikli, litiy qo'shilishidan oldin elektrodning kulombik samaradorligi 73,6% va 94,7 ni tashkil etdi. %, 96,6%, 97,5% va 98,0%; Lityum qo'shimchalaridan keyin elektrodning kulombik samaradorligi 94,9%, 95,7%, 97,2%, 97,9% va 98,3% ni tashkil qiladi. To'liq batareya c-SiOx va LiNi0 dan iborat. 8 Co0. 15 Al0. 5 O2, 2,5 ~ 4,2 V da 10 mA / g oqim bilan sinovdan o'tkazildi va litiyni to'ldirgandan so'ng batareyaning o'ziga xos zaryadsizlanishi quvvati litiyni to'ldirishdan oldin o'zgartirildi. 106. 33 mAh / g 165,09 mAh / g ga ko'tarildi, ICE 58,85% dan 85,34% gacha ko'tarildi.

ZY Cao va boshqalar lityum folga bilan lityum qo'shilishi xavfsizligini yaxshiladilar. Loyihalangan faol material / polimer / lityum metallning uch qavatli tuzilishi salbiy elektrod atrof-muhit havosida (nisbiy namlik 10% -30%) 30-60 daqiqa davomida barqaror bo'lishi mumkin, qayta ishlash uchun etarli bo'lgan salbiy elektrod. Uch qavatli struktura: mis folga ustiga elektrokimyoviy tarzda yotqizilgan metall lityum qatlami, lityum qatlam polimetil metakrilat (PMMA) himoya qatlami va faol moddiy qatlam bilan qoplangan. Lityum qatlamining qalinligini o'zgartirish lityumni to'ldirish darajasini boshqarishi mumkin. PMMA ni eritib yuborish uchun akkumulyatorga elektrolit kiritilgandan so'ng, lityum qatlami va faol material oldindan ajratishni yakunlash uchun bevosita aloqada bo'ladi. Lityumni to'ldirish uchun uch qatlamli tuzilishga ega grafit yordamida 0,01 ～ 1,00 V da 0,1C bilan sinovdan o'tkazildi, ICE 92,0% dan 99,7% gacha ko'tarildi; sof kremniy manfiy elektrod litiy bilan qayta zaryadlangandan so'ng, birinchi zaryad va zaryad deyarli quvvati yo'qolmaydi. Lityum qo'shimchalar uchun lityum folga ishlatish yaxshi samara bergan bo'lsa-da, lityum qo'shimchalar jarayoni vaqtincha batareyada yoki elektrokimyoviy qurilmada bajarilishi kerak va uni kattalashtirish qiyin.

2. Stabilizatsiya qilingan lityum metall kukuni (SLMP)

Lityum kukun qo'shimchasi lityum Formica tomonidan taklif qilingan. Ishlab chiqarilgan SLMP o'ziga xos quvvati 3600 mAh / g ni tashkil qiladi va sirt quruq muhitda ishlatilishi mumkin bo'lgan 2% dan 5% gacha bo'lgan lityum karbonat (Li2CO3) yupqa qatlam bilan qoplanadi. SLMPni salbiy elektrodning prelititatsiyasiga qo'llashning ikkita asosiy usuli mavjud: uni aralashtirish jarayonida qo'shish yoki to'g'ridan-to'g'ri salbiy elektrod yuzasiga qo'shish.

An'anaviy salbiy elektrod aralashmasi bulamaçında poliviniliden ftorid (PVDF) / metil pirolidon (NMP) yoki stirol butadienli kauchuk (SBR) + karboksimetil tsellyuloza (CMC) / deiyonizatsiyalangan suv tizimi ishlatiladi, ammo SLMP qutbli erituvchilar bilan mos kelmaydi. mos keladi va faqat heksan va toluol kabi qutbsiz erituvchilarda tarqalishi mumkin, shuning uchun uni an'anaviy aralashtirish jarayonida to'g'ridan-to'g'ri qo'shib bo'lmaydi. L. Vang va boshq. grafit elektrod eritmasida to'g'ridan-to'g'ri SLMP aralashtirish uchun SBR-PVDF / toluol tizimidan foydalangan. Birinchidan, grafit va PVDF NMP erituvchida aralashtiriladi va PVDF bilan qoplangan grafit hosil qilish uchun quritiladi; keyin toluolda SLMP, PVDF bilan qoplangan grafit va o'tkazuvchan uglerod qora aralashtiriladi; nihoyat, SBR qo'shiladi. Salbiy elektrodni SLMP tomonidan oldindan litlashtirgandan so'ng, 0,01 dan 1,00 V va 0,05 C gacha bo'lgan sharoitda ICE batareyasi 90,6% dan 96,2% gacha ko'tarildi.

Aralashtirish jarayonida uni qo'shish bilan taqqoslaganda, SLMPni to'g'ridan-to'g'ri quruq salbiy elektrod yuzasiga yuklash osonroq. MW Forney va boshq. kremniy (Si) - uglerodli nanotube (CNT) manfiy elektrodini oldindan litiylash uchun SLMP dan foydalangan va Si-CNT manfiy elektrodining sirtiga massa ulushi 3% bo'lgan SLMP / toluen eritmasini tushirgan. Filmga oling, faollashtiring. Prelitifikatsiyadan so'ng, salbiy elektrodning birinchi qaytarilmas quvvati 20% dan 40% gacha kamayadi.

G. Ai va boshq. barqaror SLMP atala hosil qilish uchun SLMPni 1% SBR / polistirol o'z ichiga olgan ksilen eritmasiga tarqatdi. SLMP atala grafit va SiO kabi salbiy elektrodlarning prelitifikatsiyasini amalga oshirish uchun quruq manfiy elektrod yuzasida qoplanadi. Pre-litlashdan so'ng grafit|Nikel-Kobalt-Marganets uchlamchi moddasi (NCM) to'liq batareyasi 0,1 C da 3,0 ～ 4,2 V da sinovdan o'tkaziladi va ICE 82. 35% dan 87. 80% gacha oshiriladi; SiO|NCM To'liq batareyaning ICE 56,78% dan litiylanmaganidan 88,12% gacha ko'tarildi.

3. Lityum silitsid kukuni

Mikron o'lchamdagi SLMP bilan taqqoslaganda (100-200 nm) nano-lityum silitsid kukuni (LixSi) kichikroq bo'lib, bu salbiy elektrodda tarqalish uchun qulayroqdir. Bundan tashqari, LixSi allaqachon kengaytirilgan holatda bo'lib, tsikl davomida tovush o'zgarishi butun elektrodning tuzilishiga ta'sir qilmaydi. Hozirgi vaqtda LixSi lityum qo'shimchalari bo'yicha tadqiqotlar kam va faqat J. Zhao va boshq. LixSi&# 39 lityum qo'shimchasining ishlashi va barqarorligini yaxshilashni o'rganib chiqdilar. Argo atmosferasida, silikon va metall lityumning 200 at qotishma reaktsiyasi Li2O bilan qoplangan LixSi materialini sintez qilish uchun ishlatiladi. Yarim hujayra tizimi 0,01 ～ 1,00 V da 0,05 C da zaryadlangan va zaryadsizlangan. 15% LixSi qo'shilgandan so'ng, silikon manfiy elektrodning ICE 76% dan 94% gacha ko'tarildi; 9% LixSi qo'shilgan mezofaza uglerod mikrosferalari (MCMB) ICE 75% dan 99% gacha ko'tarildi; 7% LixSi bo'lgan grafit anodining ICE darajasi 87% dan 99% gacha ko'tarildi. To'liq batareyalar tizimida 7% LixSi bilan ishlaydigan grafit|LiFePO4 batareyasining ICE 77. 6% dan 90.8% gacha ko'tarildi va keyingi tsikl sinovlarida u yuqori quvvatga ega.

Sintez qilingan LixSi lityumni to'ldirishda yaxshi ko'rsatkichlarga ega, ammo u faqat quruq havoda nisbatan barqarorlikni saqlab turishi mumkin. 5 kun davomida shudring nuqtasi -50 dry bo'lgan quruq havo ta'sirida quvvat 30% ga kamayadi va havo muhitida to'liq inaktiv bo'ladi. LixSi-ning barqarorligini oshirish uchun 1-florodekan yordamida zich qoplama hosil qilish uchun zarrachalar yuzasini kamaytirish mumkin. Qoplangan LixSi 5 kun davomida quruq havoga qo'yilgandan so'ng, deyarli susayish bo'lmaydi. 0,01 dan 1,00 V gacha va 0,02 S gacha bo'lgan sharoitlarda, 6 soat davomida 10% nisbiy namlik bilan havoga joylashtirilganidan so'ng, bu quvvat 1 604 mAh / g gacha va quvvatni ushlab turish darajasi 77% ga etadi. Lityumni to'ldirish uchun grafit manfiy elektrodiga 5% qo'shing. 0,005 dan 1,500 V va 0,05 C gacha bo'lgan sharoitda ICE 87,0% dan 96,7% gacha ko'tariladi. LixSi-ning barqarorligini yanada oshirish uchun Si o'rniga SiO va SiO2 dan LixSi-Li2O kompozit materiallarini sintez qilish uchun xom ashyo sifatida foydalanish mumkin. Kompozit material nisbiy namligi 6% bo'lgan havoga 6 soat davomida joylashtirilgandan so'ng solishtirma quvvati 0,01 dan 1,00 V gacha va 0,02 S gacha bo'lgan sharoitda 1 240 mAh / g ga teng bo'ladi. ikkita xom ashyodan sintez qilingan materiallarning barchasi lityumni to'ldirishning mukammal ko'rsatkichlarini namoyish etadi.

4. Lityumni to'ldirish uchun elektrolitik lityum tuzining suvli eritmasi

Lityumni to'ldirish uchun lityum folga, SLMP yoki lityum silitsid kukunidan foydalanadimi, bu metall lityumdan foydalanishni o'z ichiga oladi. Lityum metall qimmat, yuqori faollikka ega va ishlashi qiyin. Saqlash va tashish himoya qilish uchun katta xarajatlarni talab qiladi. Agar lityum qo'shimcha jarayoni metall lityumni o'z ichiga olmasa, u xarajatlarni tejash va xavfsizlik ko'rsatkichlarini yaxshilashga imkon beradi. HT Zhou va boshq. silikon uchun litiyni elektrolitik xujayrada Li2SO4 suvli eritmasini elektroliz qilish bilan to'ldiring. Qurbonlik elektrod - bu Li2SO4 ga botirilgan mis sim. Lityumni to'ldirish reaktsiyasi (1) formulada ko'rsatilgan:

MnOx|4 A soat davomida 1 A / g oqimdagi elektrolizdan so'ng Si to'liq batareya, litiy qo'shimchali MnOx|Si batareyasi 0,5 ~ 3 da sinovdan o'tkazildi. 8 V, 0,5 C, 1,0 C, 2,0 C, 4 0 S va 8 0 S ning o'ziga xos quvvati 160 mAh / g, 136 mAh / g, 122 mAh / g, 108 mAh / g va 92 mAh / g ga teng.

Ijobiy litiy qo'shimchasi texnologiyasi

Juda qiyin va yuqori kiruvchi salbiy elektrod lityum qo'shimchasi bilan taqqoslaganda, ijobiy elektrod lityum qo'shimchasi ancha sodda. Odatda ijobiy elektrod lityum qo'shimchasi ijobiy elektrodni aralashtirish jarayonida oz miqdordagi yuqori quvvatli materialni qo'shishdan iborat. Zaryadlash jarayonida Li + birinchi zaryad va razryadning qaytarib bo'lmaydigan quvvat yo'qotilishini to'ldirish uchun yuqori quvvatli materialdan olib tashlanadi. Hozirgi vaqtda ijobiy elektrod lityum qo'shimchalari sifatida ishlatiladigan materiallarga asosan quyidagilar kiradi: lityumga boy birikmalar, konversiya reaktsiyalariga asoslangan nanokompozitlar va ikkilik lityum birikmalari.

1. Lityumga boy birikma

G. Gabrielli va boshq. ishlatiladigan litiyga boy Li1 + x Ni0 materiallari. 5 Mn1. Si-C | ning qaytarib bo'lmaydigan quvvat yo'qotishlarini qoplash uchun 5O4 LiNi0. 5Mn1. 5O4 to'liq batareya. Aralashtirilgan musbat elektrodli akkumulyatorning quvvati 0,33 C da 3.00 dan 100 gacha bo'lgan davrda 4.78 V gacha bo'lgan quvvatni 75% ushlab turish tezligiga ega, toza LiNi0.5 Mn1.5 O4 musbat elektrodli akkumulyator esa atigi 51% ni tashkil qiladi. Bundan tashqari, Si-C | ning energiya zichligi LiNi0. 5 Mn1. Aralashtirilgan musbat elektroddan foydalangan holda 5O4 batareyasi grafitga nisbatan 25% yuqori | LiNi0. 5Mn1. 5O4 batareyasi.

Li2NiO2 ijobiy elektrod lityum qo'shimchasi sifatida ham ishlatilishi mumkin, ammo uning havodagi barqarorligi yomon. MG Kim va boshq. Li2NiO2 va sintez qilingan Li2NiO2 materialini o'zgartirish uchun alyuminiy izopropoksididan foydalanilgan, havoda barqaror va alyuminiy oksidi bilan qoplangan, bu litiyni to'ldirishning ajoyib ta'siriga ega. Qo'shilmagan LiCoO2|to'liq grafitli akkumulyator, 2,75 ～ 4,20V, 0,2 C sharoitida ICE 92% ni tashkil qiladi va 4% Li2NiO2 qo'shilgan akkumulyator deyarli quvvatni yo'qotmaydi va stavka ishlashiga qo'shimchalar ta'sir qilmaydi.

X. Su va boshq. birinchi zaryad paytida qattiq uglerod manfiy elektrodining quvvat yo'qotilishini qoplash uchun LiCoO2 musbat elektrodiga Li5FeO4 (LFO) qo'shdi. Yarim hujayra sinovi shuni ko'rsatadiki: 0,1 C da 7% LFO qo'shilgan LiCoO2 musbat elektrod Birinchi zaryad va razryadning solishtirma quvvati (2,75 ~ 4,30V) mos ravishda 233 mAh / g va 160 mAh / g ni tashkil qiladi va qaytarib bo'lmaydigan quvvat 31% uchun, bu qattiq uglerodning 22% qayta tiklanmaydigan quvvat yo'qotishlarini qoplash uchun etarli. Batareyani to'liq sinovdan o'tkazish (2,75 ~ 4,30 V, 0,05 C) natijalar shuni ko'rsatadiki: 7% LFO qo'shilgan LiCoO2|Qattiq uglerodli to'liq batareyaning qaytariladigan quvvati 14% ga oshdi, energiya zichligi 10% ga oshdi va tsiklning ishlashi yaxshilandi, 50 tsikldan keyin to'liq batareyaning o'ziga xos quvvatini ushlab turish darajasi 90% dan 95% gacha oshdi. LFO bilan LiCoO2 musbat elektrod uchun aralashtirish va qoplash jarayoni inert atmosferada o'tkazilishi va LFO ning havo muhitidagi barqarorligi yaxshilanishi kerak.

2. Konversiya reaktsiyalariga asoslangan nanokompozitlar

Lityumga boy birikmalar lityum qo'shimchalari sifatida ma'lum ta'sirga erishgan bo'lishiga qaramay, birinchi lityum qo'shimchasining ta'siri hali ham o'ziga xos quvvat bilan cheklangan. Konversiya reaktsiyasiga asoslangan nanokompozitlar katta zaryad / razryadli voltaj histerezisi tufayli batareyaning birinchi zaryadi paytida ko'p miqdorda litiy hissa qo'shishi mumkin, zaryadsizlanish jarayonida lityum interkalatsiya reaktsiyasi sodir bo'lmaydi.

YM Sun va boshq. ijobiy litiy qo'shimchalari sifatida M / lityum oksidi (Li2O), M / lityum florid (LiF), M / lityum sulfid (Li2S) (M=Co, Ni va Fe) ning ishlash ko'rsatkichlarini o'rgangan. M / Li2O argon atmosferasida MxOy va eritilgan litiyni aralashtirish orqali sintezlanadi. Sintez qilingan nano-Co / nano-Li2O (N-Co / N-Li2O) kompozitsion material 50 mA / g da 4. 1 ～ 2. 5 V da aylanadi, birinchi zaryadning o'ziga xos quvvati 619 mAh / g ga etadi va zaryadsizlanishning o'ziga xos quvvati atigi 10 mA / g ni tashkil qiladi; N-Co / NLi2O atrof-muhit havosiga 8 soat davomida ta'sir o'tkazgandan so'ng, delitatsiyaning solishtirma quvvati dastlabki qiymatdan atigi 51 mAh / g past bo'ladi. 2 kundan keyin delitatsiyaning solishtirma quvvati hali ham 418 mA / g ni tashkil qiladi. Bu NCo / N-Li2O yaxshi ekologik barqarorlikka ega ekanligini va tijorat batareyalarini ishlab chiqarish jarayoniga mos kelishini ko'rsatadi. N-Co / N-Li2O ga o'xshash N-Ni / N-Li2O va N-Fe / N-Li2O ham yuqori o'ziga xos quvvatga ega (mos ravishda 506 mAh / g va 631 mAh / g) va juda kam zaryadga ega. quvvati (mos ravishda 11 mAh / g va 19 mAh / g), lityum qo'shimchasining mukammal ishlashi.

LiF yuqori lityum tarkibiga va yaxshi barqarorlikka ega va potentsial ijobiy elektrod lityum qo'shimchasining materialidir. Konversiya reaktsiyasi asosida qurilgan M / LiF nanomateriallari past LiF o'tkazuvchanligi va ion o'tkazuvchanligi, yuqori elektrokimyoviy parchalanish potentsiali va zararli parchalanish mahsuloti muammolarini engib, LiF ni juda yaxshi ijobiy elektrod lityum qo'shimchasiga aylantiradi. LiF / Co lityumni 4,2 dan 2,5 V gacha olib tashlash uchun o'ziga xos quvvat 520 mAh / g ni tashkil qiladi va lityum qo'shish uchun faqat 4 mAh / g quvvatga ega, bu LiF / Co&# 39 ning litiyni to'ldirish qobiliyatiga ega ekanligini ko'rsatadi. 516 mAh / g. LiF / Fe lityumni olib tashlash uchun 532 mAh / g va 4. 3 dan 2,5 V gacha bo'lgan lityumni kiritish uchun 26 mAh / g quvvatga ega, bu LiF / Fe ning lityumni to'ldirish qobiliyati 506 mAh / g ekanligini ko'rsatadi. . LiFePO4|4,8% LiF / Co qo'shilgan Li yarim hujayra va 0,1 C bilan 2,5 ~ 4,2 V kuchlanishdagi birinchi zaryadning solishtirma quvvati 197 mAh / g ga etdi, bu LiF / Co / g holda batareyaning 164 mAh dan yuqori. 20,1% ga oshdi, zaryadsizlanishning solishtirma quvvati o'xshash va tsiklning barqarorligiga qo'shimchalar ta'sir qilmaydi.

Li2S ning nazariy quvvati 1166 mAh / g ga etadi, ammo litiy qo'shimchasi qo'shimchasi sifatida hali ham elektrolit bilan moslik, izolyatsiya va yomon ekologik barqarorlik kabi ko'plab muammolar echilishi kerak. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, metallarni Li2 S tarkibiga L2 S / M kompozitsion materiallarini hosil qilish uchun kiritish bu muammolarni hal qilishi mumkin. CoS2 va metall Li kombinatsiyasi bo'lgan Li2S / Co litiyni to'ldirish qobiliyati 670 mAh / g ni tashkil qiladi. 4,8% Li2 S / Co qo'shilgan LFP elektrod, 2,5 dan 4,2 V gacha, 0,1 C bo'lgan birinchi zaryadning solishtirma quvvati 204 mAh / g ni tashkil etadi, bu g qo'shilmasdan elektroddan 42 mAh / g ga yuqori. FeS2 va Li Li tomonidan sintez qilingan Li2 S / Fe litiyni to'ldirish hajmi 480 mAh / g ni tashkil qiladi. Lityumni to'ldirish hajmi Li2 S / Co dan past bo'lsa-da, FeS2 xom ashyosi resurslarga boy va arzon narxga ega, shuning uchun Li2 S / Fe-ning tijorat maqsadlarida foydalanish istiqbollari yaxshi. Ko'proq litiyga boy birikmalar lityumni to'ldirish qobiliyatiga ega bo'lishiga qaramay, konversion reaktsiyalarga asoslangan nanokompozitlar litiyni birinchi marta to'ldirgandan so'ng faol bo'lmagan metall oksidlari, ftoridlar va sulfidlarni qoldirib, batareyaning energiya zichligini pasaytiradi.

3. Ikkilik lityum birikma

Lityumga boy oksidlar (taxminan 300 mAh / g) va konversion reaksiya kompozit materiallari (500-700 mAh / g) bilan taqqoslaganda, binar lityum birikmalarining nazariy solishtirma quvvati ancha yuqori. Li2O2, Li2O va Li3N ning nazariy o'ziga xos quvvati mos ravishda 1168 mAh / g, 1797 mAh / g va 2309 mAh / g ga etadi va shunga o'xshash lityum qo'shimchasi ta'siriga erishish uchun ozgina miqdorda qo'shimcha kerak bo'ladi. Nazariy jihatdan, litiyni to'ldirgandan so'ng, ushbu materiallarning qoldiqlari O2, N2 va boshqalarni tashkil etadi, ular batareyaning SEI plyonkasini hosil qilish paytida tugashi mumkin.

K. Park va boshq. Tijorat Li3Nni litiy qo'shimchasi qo'shimchasi sifatida ishlatiladigan zarracha kattaligi 1 dan 5 mm gacha bo'lgan kukunga aylantiring. Yarim hujayra tizimida 1% va 2% Li3N LiCoO2 elektrodlari qo'shilganda, 0,1 C dan 3,0 dan 4,2 V gacha bo'lgan birinchi zaryadning o'ziga xos quvvati 167,6 mAh / g va 178,4 mAh / g ni tashkil qiladi, tozalovchi LiCoO2 esa 18 ga oshdi. mAh / g va 28,7 mAh / g ga teng. 2% Li3N qo'shilgandan so'ng, LiCoO2|ning chiqarish quvvati 0,5 C da 1,75 dan 4 V gacha bo'lgan SiOx / C @ Si batareyasi qo'shimchalarsiz batareyadan 11% yuqori. Aralash elektrodning o'tkazuvchanligi muammosini hal qilish uchun Li3N elektrod o'tkazuvchanligiga ta'sirini kamaytirish uchun LiCoO2 elektrod yuzasiga yotqiziladi. Ijobiy elektrod yuzasiga yotqizilgan 5% qo'shimchalar bilan to'la akkumulyator 126,3 mAh / g razryadning o'ziga xos quvvatiga ega, bu qo'shimchalarsiz batareyadan 14,6 mAh / g ga yuqori va tezlik ko'rsatkichi tsikl ko'rsatkichiga o'xshashdir. Bundan tashqari, Li3Nni quruq elektrod yuzasiga yuklash, Li3N ning atala erituvchisi bilan (metilpirrolidon kabi) mos kelmasligi mumkin.

YJ Bie va boshq. LiNO0 bilan aralashtirilgan tijoratlashtirilgan Li2O2. 33 Co0. 33 Mn0. 33 O2 (NCM) grafit manfiy elektrodining birinchi zaryadi paytida lityum yo'qotilishini qoplash uchun. Gibrid elektroddagi NCM faol material va katalizatorning ikki tomonlama rolini o'ynaydi. Li2O2 parchalanishini samarali katalizatsiyalash uchun 1% NCM-6 soat (6 soat davomida shar frezalash natijasida olingan NCM) musbat elektrodga qo'shildi. Grafit|NCM / NCM-6 h / 2% Li2O2 to'liq batareyasi 2,75 ～ 4,60 V da zaryadlanadi va zaryadsizlanadi va 0,1 C ga teng bo'lgan birinchi qaytariladigan solishtirma quvvati 207,1 mAh / g ni tashkil etadi, bu grafitdan 7 ga yuqori|NCM to'liq batareyasi 8%; Qayta tiklanadigan solishtirma quvvati 0,3 C 165,4 mAh / g ni tashkil etadi, bu grafit|ga nisbatan 20,5% yuqori NCM to'liq batareyasi. Sinovlar shuni ko'rsatdiki, Li2O2 ning parchalanishi natijasida chiqarilgan kislorod to'liq batareyada cheklangan Li + ni iste'mol qiladi, natijada Li2O2 bilan to'liq batareyaning quvvati sezilarli darajada pasayadi, ammo gaz tugagandan so'ng quvvatni tiklash mumkin zaryadsizlangan. Haqiqiy ishlab chiqarish jarayonida batareyaning birinchi zaryadlanishi ochiq tizimda amalga oshiriladi. SEI plyonkasining hosil bo'lishi natijasida hosil bo'lgan gaz va ba'zi bir yon reaktsiyalar muhrlanishdan oldin bo'shatiladi, shuning uchun O2 ajralib chiqishini kamaytirish mumkin.

A. Abuyimran va boshq. mikronli Li2O ning ijobiy elektrod lityum qo'shimchasi sifatida ta'sirini o'rgangan. 20% li2O qo'shilgan SiO-SnCoC|Li1. 2Ni0. 15Mn0. 55Co0. 1O2 to'liq akkumulyator, 2,0 ~ 4 5 V tsikldagi 10 mA / g bilan, birinchi razryadning o'ziga xos quvvati 176 mAh / g dan 254 mAh / g gacha ko'tarildi. Tajriba natijalari shuni ko'rsatadiki, litiyga boy Li1. 2Ni0. 15Mn0. 55Co0. 1O2 faol material va katalizatorning ikki tomonlama rolini o'ynaydi.