Pu'upu'u
Lithium-ion maa (LIBs) ua manatu o se tasi o tekinolosi e teu ai le malosi sili ona taua.A'o fa'atupula'ia le malosi o ma'a, o le saogalemu o ma'a e sili atu ona taua pe a fa'asa'oloto le malosi.O fa'alavelave fa'afuase'i e feso'ota'i ma mu ma pa o LIB e tupu soo i le lalolagi atoa.O nisi ua fa'atupu fa'amata'u mata'utia i le ola ma le soifua maloloina o le tagata ma ua mafua ai le tele o mea e toe manatua e le au gaosi oloa.O nei faʻalavelave o faʻamanatuga o le saogalemu o se mea e manaʻomia muamua mo maʻa, ma o faʻafitauli ogaoga e manaʻomia ona foʻia aʻo leʻi faʻaogaina le faʻaogaina o masini eletise maualuga.O lenei Iloiloga e fa'amoemoe e aotele le fa'avae o le amataga o mataupu tau le saogalemu o le LIB ma fa'amanino le alualu i luma autu lata mai i le mamanu o mea e fa'aleleia atili ai le saogalemu o le LIB.Matou te faʻamoemoe o lenei Iloiloga o le a faʻaosofia atili ai le faʻaleleia atili o le saogalemu o maa, aemaise lava mo LIB o loʻo tulaʻi mai e maualuga le malosi.
LE AMATAGA O FA'AALIGA O LE SAOGALEMU O LIB
Ole vai eletise eletise ile totonu ole LIB e matua mu.O se tasi o fa'alavelave mata'utia o le faiga o le LIB o le fa'alavelave fa'afuase'i o le vevela, lea e manatu o le mafua'aga autu o popolega i le saogalemu o maa.I se tulaga lautele, e tupu le sola i le vevela pe a le mafai ona pulea se fa'alavelave fa'afuase'i.A o maualuga le vevela o le maa i luga aʻe o le ~ 80 ° C, o le fua faʻatatau o vailaʻau faʻamaʻi fafo i totonu o maʻa e faʻateleina ma faʻateleina ai le vevela o le sela, ma maua ai se faʻataʻitaʻiga lelei.O le fa'aauau pea o le si'itia o le vevela e ono i'u ai i mu ma pa, aemaise lava mo pusa ma'a tetele.O le mea lea, o le malamalama i mafuaʻaga ma faʻagasologa o le faʻafefe vevela e mafai ona taʻitaʻia le mamanu o mea aoga e faʻaleleia ai le saogalemu ma le faʻamaoni o LIBs.E mafai ona vaevaeina le faagasologa o le sola ese i le tolu vaega, e pei ona aoteleina iAta 1.
Ata 1 Laasaga e tolu mo le fa'agasologa o le fa'amama.
Laasaga 1: Le amataga o le vevela tele.E sui maa mai se tulaga masani i se tulaga e le masani ai, ma ua amata ona faateleina le vevela i totonu.Laasaga 2: Fa'aputuina o le vevela ma le fa'agaioiina o le kesi.O le vevela i totonu e vave ona oso aʻe, ma o le maa e oʻo i le faʻalavelave faʻafuaseʻi.Laasaga 3: Mu ma pa.O le electrolyte mumu e mu, e oo atu ai i afi ma e oo lava i le pa.
Le amataga o le vevela tele (laasaga 1)
O le sola fa'avevela e amata mai le fa'avela o le ma'a.O le vevela muamua e mafai ona tupu ona o le maa ua molia i tua atu o le voltage fuafuaina (overcharging), faʻaalia i le vevela tele, vaʻa puʻupuʻu fafo ona o le faaletonu o le uaea, poʻo le puʻupuʻu i totonu ona o faʻaletonu o le cell.Faatasi ai ma i latou, o le pu'upu'u i totonu o le mafua'aga sili lea mo le sola ese ma e faigata tele ona pulea.E mafai ona tupu le pupuu i totonu i tulaga o le tu'imomomoina o le sela e pei o le tu'ia o otaota u'amea fafo;fetoaiga o taavale;fa'atupuina o le lithium dendrite i lalo o le fa'atonuga maualuga o lo'o i ai nei, i lalo o tulaga o lo'o fa'atauina po'o le maualalo o le vevela;ma separators sese na faia i le taimi o le faʻapotopotoga o maa, e taʻu mai ai ni nai mea.Mo se faʻataʻitaʻiga, i le amataga o Oketopa 2013, na taia ai e se taavale Tesla latalata i Seattle otaota uʻamea na tuia ai le talita ma le pusa maa.O le otaota na ulu i totonu o le polymer separators ma faʻafesoʻotaʻi saʻo le cathode ma le anode, ma mafua ai ona puʻupuʻu le maa ma mu;i le 2016, o le Samsung Note 7 afi maa na mafua ona o le separator aggressively ultrathin lea na faigofie ona faaleagaina e le mamafa o fafo po o le uelo burrs i luga o le electrode lelei, ma mafua ai le maa i le pupuu.
I le la'asaga 1, e suia le fa'aogaina o le maa mai se tulaga masani i se tulaga e le masani ai, ma o fa'afitauli uma o lo'o lisiina i luga o le a mafua ai ona vevela le maa.A amata ona si'itia le vevela i totonu, e muta le la'asaga 1 ae amata le la'asaga 2.
Fa'aputuina o le vevela ma le fa'agasologa o le tu'u atu o le kesi (laasaga 2)
A'o amata le la'asaga 2, e vave ona oso a'e le vevela i totonu, ma o'o ai le ma'a i gaioiga nei (o nei gaioiga e le tupu i le fa'atonuga tonu; o nisi o na mea e mafai ona tupu i le taimi e tasi):
(1) Malosi electrolyte interphase (SEI) pala ona o le vevela tele poʻo le faʻaogaina o le tino.O le SEI layer e masani lava ona aofia ai mea mautu (e pei o le LiF ma le Li2CO3) ma metastable [e pei o polymers, ROCO2Li, (CH2OCO2Li)2, ma ROLi] vaega.Ae ui i lea, o mea e mafai ona faʻafefeteina e mafai ona pala i fafo i le pe tusa ma le 90°C, faʻasaʻoloto kasa mu ma le okesene.Ave (CH2OCO2Li)2 e fai ma faʻataʻitaʻiga
(CH2OCO2Li)2→Li2CO3+C2H4+CO2+0.5O2
(2) Faʻatasi ai ma le faʻaleagaina o le SEI, e faʻapupulaina le vevela, ma o le lithium metale poʻo le lithium intercalated i totonu o le anode o le a tali atu ma le solvents organic i totonu o le electrolyte, faʻasaʻolotoina kasa hydrocarbon mumu (ethane, methane, ma isi).O se fa'afoliga fa'a-exothermic lea e fa'aoso atili ai le vevela.
(3) O afeaT> ~ 130 ° C, o le polyethylene (PE) / polypropylene (PP) separator amata ona liusuavai, lea e atili faʻaleagaina ai le tulaga ma mafua ai se vaʻa puʻupuʻu i le va o le cathode ma le anode.
(4) Mulimuli ane, o le vevela e mafua ai le pala o le lithium metal oxide cathode material ma iʻu ai i le tuʻuina atu o le okesene.Ave le LiCoO2 e fai ma faʻataʻitaʻiga, e mafai ona pala e amata ile ~180°C e pei ona taua i lalo
O le malepelepe o le cathode e maualuga tele foi le exothermic, faʻateleina le vevela ma le mamafa ma, o se taunuuga, faʻateleina le faʻavaveina o gaioiga.
A'o le la'asaga 2, ua si'itia le vevela ma fa'aputu le okesene i totonu o ma'a.O le fa'agasologa o le fa'amama e fa'asolo mai le la'asaga 2 i le la'asaga 3 i le taimi lava e fa'aputu ai le okesene ma le vevela mo le mu maa.
Mu ma pa (laasaga 3)
I le tulaga 3, amata le mu.Ole eletise ole LIB ole mea fa'alenatura, e toetoe lava a tu'ufa'atasiga lautele ole cyclic ma linear alkyl carbonates.E maualuga le fe'avea'i ma e matua'i mu lava.O le fa'aaogaina o le carbonate electrolyte e masani ona fa'aaogaina [le fa'afefiloi o le ethylene carbonate (EC) + dimethyl carbonate (DMC) (1:1 i le mamafa)] e fai ma fa'ata'ita'iga, o lo'o fa'aalia ai le mamafa o le ausa o le 4.8 kPa i le vevela o le potu ma se mea e matua maualalo le moli. o le 25 ° ± 1 ° C i le mamafa o le ea o le 1.013 pa.O le okesene ma le vevela o loʻo tuʻuina atu i le laasaga 2 e maua ai tulaga manaʻomia mo le faʻamumuina o mea faʻaeletise faʻaletino e mu, ma mafua ai le afi poʻo le pa.
I le Laasaga 2 ma le 3, e tupu fa'alavelave fa'afuase'i i lalo ole tulaga ole adiabatic.O le mea lea, o le faʻavaveina o le calorimetry (ARC) o se faʻaoga lautele e faʻaogaina ai le siʻosiʻomaga i totonu o le LIBs, lea e faʻafaigofie ai lo tatou malamalama i le faʻaogaina o le vevela.Ata 2o lo'o fa'aalia se pi'o masani o le LIB o lo'o fa'amauina i le taimi o su'ega fa'aleagaina.Fa'ata'ita'iina le fa'atuputeleina o le vevela i le la'asaga 2, o se fa'apogai i fafo o le vevela e fa'ateleina ai le vevela o le ma'a i le vevela amata.I luga aʻe o lenei vevela, o le SEI e pala, lea o le a faʻaoso ai le tele o gaioiga faʻamaʻi pipisi.Mulimuli ane, o le a liusuavai le vavae.Ole fua ole fa'avevela a le tagata lava ia o le a fa'atupula'ia mulimuli ane, e ta'ita'i atu ai i le fa'avevela (pe a o'o le fua fa'avevela o le tagata lava ia e >10°C/min) ma le fa'amumu eletise (laasaga 3).
Ole anode ole mesocarbon microbead graphite.O le cathode o le LiNi0.8Co0.05Al0.05O2.Ole eletise ole 1.2 M LiPF6 ile EC/PC/DMC.O le Celgard 2325 trilayer separator na faʻaaogaina.Fa'atatau ile fa'atagaga mai le Electrochemical Society Inc.
E tatau ona maitauina o tali o loʻo faʻaalia i luga e le tupu faʻatasi ma le isi i le faʻatonuga.O latou, ae, o mataupu lavelave ma fa'atulagaina.
O MEA E FAI AI LE SAOGALEMU O LE MAA
Fa'avae i luga o le malamalamaga o le ma'a fa'amama fa'amama, e tele auala o lo'o su'esu'eina, ma le fa'amoemoe e fa'aitiitia ai lamatiaga saogalemu e ala i le fa'ata'atiaga lelei o vaega maa.I vaega o lo'o mulimuli mai, matou te otootoina auala eseese e faʻaleleia ai le saogalemu o le maa, foia faʻafitauli e fetaui ma vaega eseese o le vevela.
Ina ia foia faʻafitauli ile laʻasaga 1 (le amataga ole vevela)
Mea anode faatuatuaina.O le fa'avaeina o le Li dendrite i luga o le anode o le LIB e amata ai le laasaga muamua o le sola ese.E ui lava o lenei faʻafitauli ua faʻaitiitia i anodes o pisinisi LIBs (mo se faʻataʻitaʻiga, anodes carbonaceous), o le Li dendrite faʻavae e leʻi faʻasaina atoa.Mo se fa'ata'ita'iga, i LIB fa'atau pisinisi, e sili ona fa'atupu le dendrite i pito fa'aeletise kalafi pe a le fetaui lelei anodes ma cathodes.E le gata i lea, o tulaga le lelei o le faʻaogaina o le LIBs e mafai foi ona iʻu ai i le faʻaputuina o le uʻamea Li ma le tuputupu aʻe o le dendrite.E iloa lelei e mafai ona faigofie ona fausia le dendrite pe afai e tauina le maa (i) i le maualuga o le densities o loʻo i ai nei lea e sili atu le vave o le faʻapipiʻiina o le Li uamea nai lo le faʻasalalauina o Li ion i le graphite tele;(ii) i lalo o tuutuuga o le soona totogi pe a ova le kalafi;ma (iii) i le maualalo o le vevela [mo se faʻataʻitaʻiga, le vevela i lalo (~0°C)], ona o le faʻateleina o le viscosity o le eletise eletise ma le faʻateleina o le Li-ion diffusion resistance.
Mai le vaaiga o mea totino, o le aʻa aʻa e fuafua ai le amataga o le tuputupu aʻe o le Li dendrite i luga o le anode o le SEI le mautonu ma le le tutusa, lea e mafua ai le le tutusa o le tufatufaina atu i le lotoifale.O vaega eletise, aemaise lava faʻaopoopoga, ua suʻesuʻeina e faʻaleleia le tutusa SEI ma faʻaumatia le Li dendrite faʻavae.O mea fa'aopoopo masani e aofia ai mea fa'apitoa [mo se fa'ata'ita'iga, CO2, LiI, ma isi.] ma fa'alapotopotoga fa'aola o lo'o iai so'oga kaponi e le'i tumu e pei ole vinylene carbonate ma maleimide additives;molelaula taamilomilo le mautu e pei ole butyrolactone, ethylene sulfite, ma a latou mea e maua mai;ma fa'afefiloi fa'afefete pei ole fluoroethylene carbonate, ma isi.E oʻo lava i vaega-i-miliona tulaga, o nei molelaʻau e mafai lava ona faʻaleleia le SEI morphology, ma faʻamaopoopoina ai le Li-ion flux ma faʻaumatia ai le avanoa e fausia ai le Li dendrite.
I le aotelega, o luʻitau Li dendrite o loʻo i ai pea i le graphite poʻo le carbonaceous anodes ma le silicon / SiO o loʻo i ai anodes e sosoo ai.O le foia o le mataupu o le tuputupu aʻe o le Li dendrite o se luʻitau e taua tele mo le fetuunaiga o vailaʻau Li-ion maualuga maualuga le malosi i se taimi lata mai.E tatau ona maitauina, talu ai nei, o taumafaiga tele na tuʻuina atu i le foia o le mataupu o le Li dendrite faʻavae i totonu mama mama Li anodes uʻamea e ala i le homogenizing le Li-ion flux i le taimi o Li deposition;mo se faʻataʻitaʻiga, faʻapipiʻi puipui puipui, faʻainisinia SEI faʻapitoa, ma isi. I lenei itu, o nisi o metotia e mafai ona faʻamalamalamaina pe faʻafefea ona foia le mataupu i anodes carbonaceous i LIBs foi.
Fa'aeletise fa'asuavai tele ma fa'a'ese'ese.O le eletise eletise ma le separator e faia ni matafaioi taua i le vavaeeseina faaletino o le cathode maualuga ma le anode.O le mea lea, e mafai ona matua puipuia ma'a ma'a i le amataga o le fa'amama o le ma'a (laasaga 1).
Ina ia puipuia maa mai le faʻamaʻiina o masini, ua maua ai se faʻafefete faʻafefe eletise eletise e ala i le faʻaopoopoga faigofie o le silica fumed i le carbonate electrolyte (1 M LiFP6 i EC/DMC) .I luga o le mamafa o le masini poʻo le aʻafiaga, o le sua e faʻaalia se aafiaga mafiafia o sele ma le faʻateleina o le viscosity, o lea e faʻaumatia ai le malosi o le aʻafiaga ma faʻaalia le faapalepale i le tuʻimomomoina (Ata 3A)
Ata 3 Ta'iala e fo'ia ai fa'afitauli ile Laasaga 1.
(A) Fa'aeletise mafiafia mafiafia.Luga: Mo le eletise masani, aafiaga faʻainisinia e mafai ona taʻitaʻia ai le puʻupuʻu totonu o le maa, mafua ai afi ma pa.Lalo: O le tala fou eletise eletise ma le mafiafia o le sele i lalo o le mamafa poʻo le aʻafiaga e faʻaalia ai le faʻapalepale lelei i le tuʻimomomoina, lea e mafai ona faʻaleleia atili ai le saogalemu masini o maʻa.(B) Va'aiga lua mo le vave iloa o le lithium dendrites.Fausia le Dendrite i totonu o se maa lithium masani, lea e naʻo le tuʻuina atu o le separator e se lithium dendrite e naʻo le iloa pe a le manuia le maa ona o se taʻavale puʻupuʻu totonu.I le faʻatusatusaina, o se maa lithium e iai se vaeluaga faʻapitoa (e aofia ai se taʻavale faʻapipiʻi faʻapipiʻi i le va o vaʻa masani e lua), lea e ulu ai le lithium dendrite i totonu o le separator ma faʻafesoʻotaʻi ma le apamemea o loʻo taʻitaʻia, e mafua ai le pa'ū i totonu.VCu−Li, lea e avea o se lapataiga o le faaletonu o loʻo oʻo mai ona o se taʻavale puʻupuʻu totonu.Ae ui i lea, o le maa atoa o loʻo tumau pea le faʻaogaina ma le saogalemu ma le leai se malosi.(A) ma le (B) e fetuutuunai pe toe gaosia i le faatagaga mai Springer Nature.(C) Trilayer separator e fa'amama ai Li dendrites mata'utia ma fa'alautele le ola maa.Agagavale: Lithium anodes e mafai ona faigofie ona fausia dendritic deposits, lea e mafai ona tuputupu aʻe faasolosolo tetele ma ati i le inert polymer separator.A o'o loa ina fa'afeso'ota'i e le dendrites le cathode ma le anode, o le ma'a e pu'upu'u ma le manuia.Taumatau: O se vaega ole silica nanoparticles sa fa'apipi'iina e ni vaega se lua o fa'aputu'ese'ese fa'apisinisi.O le mea lea, pe a tupu ma ulu le lithium dendrites i le separator, o le a latou faʻafesoʻotaʻi le silica nanoparticles i totonu o le sandwiched layer ma faʻaaogaina eletise.(D) Fa'ata'ita'i fa'ata'ita'i fa'aeletonika (SEM) ata o le silica nanoparticle sandwiched separator.(E) Volosa masani fa'asaga i fa'amatalaga taimi o le Li/Li maa fa'atasi ma se va'aiga masani (mumu mumu) ma le silica nanoparticle sandwiched trilayer separator (black curve) fa'ata'ita'iina i lalo o tulaga tutusa.(C), (D), ma le (E) o loʻo toe faia ma le faʻatagaga mai ia John Wiley ma Sons.(F) Fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'iga o le fa'aogaina o mea fa'apipi'i toe fa'aopoopo.I luga o le pito i luga o le cathode, o le redox additive e faʻamaʻiina i le foliga [O], lea o le a toe faʻaitiitia i lona tulaga muamua [R] i luga o le anode e ala i le faʻasalalauina i le electrolyte.Ole taamilosaga eletise ole oxidation-diffusion-reduction-diffusion e mafai ona fa'atumauina mo le fa'avavau ma o le mea lea e loka ai le cathode gafatia mai le fa'aosoina o mea mata'utia.(G) Fa'asologa o vaila'au masani o mea fa'apipi'i fa'a-redox.(H) Fa'ainisinia o le tapunia o mea fa'apipi'i fa'aopoopo e mafai ona fa'a'ele'elea fa'apolimerise i tulaga maualuga.(I) Fa'asologa o vaila'au masani o mea fa'aopoopo o lo'o tapuni.O le gafatia galue o mea faaopoopo o loʻo lisiina i lalo o fausaga mole mole taʻitasi i (G), (H), ma le (I).
E mafai e separators ona fa'aeletonika le fa'aogaina o le cathode ma le anode ma faia se sao taua i le mata'ituina o le soifua maloloina o se maa i totonu o le nofoaga e puipuia ai le fa'aleagaina atili o le la'asaga 1. Mo se fa'ata'ita'iga, o se "separator bifunctional" ma se polymer-metal-polymer trilayer configuration (Ata 3B) e mafai ona tuʻuina atu se galuega fou e faʻaalia ai le voltage.Pe a tupu aʻe se dendrite ma oʻo atu i le vaeluagalemu, o le a faʻafesoʻotaʻi le apa uʻamea ma le anode ina ia mafai ai ona iloa vave le pa'ū faʻafuaseʻi o le voltage i le va oi latou o se gaioiga.
E ese mai i le suʻesuʻeina, o se separator trilayer na mamanuina e faʻaumatia ai le Li dendrites mataʻutia ma faʻagesegese lo latou tuputupu aʻe pe a uma ona tuʻu i totonu o le separator.O se vaega o le silica nanoparticles, fa'apipi'i i ni laulau se lua o fa'asalalauga polyolefin fa'apisinisi (Ata 3, C ma le D), e mafai ona faʻaumatia soʻo se Li dendrites mataʻutia, ma faʻaleleia atili ai le saogalemu o le maa.O le ola o le maa puipuia na matua faʻalauteleina e tusa ma le faʻalima taimi pe a faʻatusatusa i le i ai o vavae masani (Ata 3E).
Puipuiga o le soona totogi.O le fa'asili o lo'o fa'auigaina o le fa'atumuina o se maa i tua atu o lona voluma fuafuaina.O le tele o le totogi e mafai ona faʻaosoina e le maualuga o le densities o loʻo i ai nei, faʻamatalaga faʻamalosi e molia ai, ma isi, e mafai ona aumaia ai se faʻasologa o faʻafitauli, e aofia ai (i) faʻapipiʻiina o le Li uamea i luga o le anode, lea e matua aʻafia ai le faʻaogaina o le eletise eletise ma le saogalemu;(ii) le pala o mea o le cathode, faamatuu atu o le okesene;ma (iii) fa'aleagaina o le eletise eletise, fa'asa'olotoina o le vevela ma mea kasa (H2, hydrocarbons, CO, ma isi), ia e nafa ma le fa'amama fa'amama.O gaioiga fa'aeletise i le taimi o le pala e lavelave, o nisi o ia mea o lo'o lisi atu i lalo.
O le asterisk (*) o lo'o fa'aalia ai o le kasa hydrogen e afua mai i le protic, ma tu'u ai vaega e gaosia i le taimi o le fa'ama'iina o carbonates i le cathode, ona sosolo atu lea i le anode e fa'aitiitia ma fa'atupuina ai le H2.
I luga o le faʻavae o le eseesega ia latou galuega, o mea faʻapipiʻi puipuiga e mafai ona faʻavasegaina e pei o redox shuttle additives ma shutdown additives.O le mea muamua e puipuia le sela mai le soona totogi, ae o le vaega mulimuli e faamutaina le faagaoioiga o sela tumau.
Redox shuttle additives e fa'atino e ala ile fa'aeletonika fa'ateteleina le tele o le tau o lo'o tui ile ma'a pe a ova le tau.E pei ona faaalia iAta 3F, o le masini e faʻavae i luga o se redox additive o loʻo i ai se faʻamaʻi faʻamaʻi e laʻititi laʻititi ifo nai lo le faʻaleagaina o le anodic electrolyte.I luga o le pito i luga o le cathode, o le redox additive ua faʻamaʻiina i le fomu [O], lea o le a toe faʻaitiitia i lona tulaga muamua [R] i luga o le anode pe a uma ona faʻasalalau i le electrolyte.A maeʻa, e mafai ona faʻasalalau le faʻaopoopoga faʻaititia i le cathode, ma o le taamilosaga eletise o le "oxidation-diffusion-reduction-diffusion" e mafai ona faʻatumauina mo le faʻavavau ma o le mea lea e loka ai le gafatia o le cathode mai le faʻalavelave mataʻutia.O suʻesuʻega ua faʻaalia ai o le redox gafatia o faʻaopoopoga e tatau ona tusa ma le 0.3 i le 0.4 V i luga aʻe o le gafatia o le cathode.
O se faʻasologa o mea faʻapipiʻi faʻatasi ai ma le faʻaogaina lelei o vailaʻau ma mea e mafai ona toe faʻaleleia, e aofia ai metallocenes organometallic, phenothiazines, triphenylamines, dimethoxybenzenes ma a latou mea e maua mai ai, ma le 2-(pentafluorophenyl) -tetrafluoro-1,3,2-benzodioxaboroleAta 3G).E ala i le fa'avasegaina o fausaga mole, e mafai ona fa'alogoina le malosi fa'ama'i fa'aopoopo i luga a'e o le 4 V, lea e talafeagai mo le fa'atupuina vave o mea fa'atosina ma eletise eletise.O le faavae o le mamanu e aofia ai le faʻaitiitia o le pito sili ona maualuga o loʻo nofoia mole mole orbital o le faʻaopoopoga e ala i le faʻaopoopoina o mea e sui ai le eletise, e oʻo atu ai i le faʻateleina o le faʻamaʻiina.E ese mai i mea faʻapipiʻi faʻapipiʻi, o nisi o masima e le faʻaogaina, e le gata e mafai ona galue e pei o le masima electrolyte ae e mafai foi ona avea o se toe faʻaleleia, e pei o masima fuifui perfluoroborane [o lona uiga, lithium fluorododecaborates (Li2B12F).xH12−x)], ua maua foʻi e avea ma mea faʻapipiʻi toe faʻaleleia lelei.
Tapuni fa'aopoopo fa'aopoopo o se vasega o mea fa'aopoopo e le mafai ona toe fa'afo'isia.Latou te galue a le o le tuʻuina atu o le kesi i tulaga maualuga, lea, i le isi itu, faʻagaoioia se masini faʻalavelave o loʻo i ai nei, poʻo le faʻaogaina tumau eletise eletise i tulaga maualuga e faʻaumatia ai le gaioiga o le maa aʻo leʻi tupu faʻalavelave faʻafuaseʻi (Ata 3H).O fa'ata'ita'iga o le mea muamua e aofia ai le xylene , cyclohexylbenzene, ma le biphenyl , ae o fa'ata'ita'iga o le mea mulimuli e aofia ai le biphenyl ma isi mea manogi fa'afefiloi (Ata 3I).O a'afiaga leaga o mea fa'apipi'i tapuni o lo'o tumau pea le fa'agaioiga umi ma le fa'aputuina o le LIB ona o le fa'ama'iina e le mafai ona toe fa'afo'isia o nei fa'aputuga.
Ina ia foia faʻafitauli ile laʻasaga 2 (faʻaputuina o le vevela ma le faʻaogaina o le kesi)
mea fa'atuatuaina cathode.Lithium suiga u'amea oxides, e pei o oxides layered LiCoO2, LiNiO2, ma LiMnO2;le oxide ituaiga spinel LiM2O4;ma le ituaiga polyanion LiFePO4, o loʻo faʻaaogaina mea faʻapitoa cathode, lea, e ui i lea, o loʻo i ai faʻafitauli saogalemu aemaise lava i le maualuga o le vevela.I totonu oi latou, o le olivine-structured LiFePO4 e matua saogalemu lava, lea e mautu e oo atu i le 400 ° C, ae amata ona pala le LiCoO2 i le 250 ° C.O le mafuaʻaga o le faʻaleleia atili o le saogalemu o le LiFePO4 ona o le okesene uma e fausia ai soʻotaga malosi faʻatasi ma le P5 + e fausia ai le PO43− tetrahedral polyanions, lea e faʻamautu ai le faʻavae atoa e tolu-dimensional ma maua ai le faʻaleleia atili o le mautu pe a faʻatusatusa i isi mea cathode, e ui lava o loʻo i ai pea. ua lipotia mai nisi o faalavelave mu maa .O le popolega tele o le saogalemu e mafua mai i le pala o nei mea cathode i le maualuga o le vevela ma le tuʻuina atu o le okesene faʻatasi, lea faʻatasi e mafai ona taʻitaʻia ai le afi ma le pa, faʻaleagaina ai le saogalemu o le maa.Mo se faʻataʻitaʻiga, o le fausaga tioata o le oxide layered LiNiO2 e le mautonu ona o le i ai o le Ni2 +, o le tele o le ionic e tutusa ma le Li +.O Li ua faalētonuxNiO2 (x<1) e foliga mai e liua i se vaega sili atu ona mausali spinel-type LiNi2O4 (spinel) ma rocksalt-type NiO, faʻatasi ai ma le okesene na tuʻuina atu i totonu o le eletise eletise i le 200 ° C, e taʻitaʻia ai le afi eletise.
E tele ni taumafaiga ua faia e fa'aleleia atili ai le fa'amautu fa'amama o nei mea cathode e ala i le atom doping ma fa'apipi'i puipui i luga.
Atom doping e mafai ona matua fa'atuputeleina le mautu o le vevela o mea fa'apipi'i okesesa ona o le fa'atupuina o fausaga tioata fa'amautu.O le faʻamautuina o le vevela o le LiNiO2 poʻo le Li1.05Mn1.95O4 e mafai ona faʻaleleia atili e ala i le suitulaga o le Ni poʻo le Mn faʻatasi ma isi uʻamea uʻamea, e pei o Co, Mn, Mg, ma Al.Mo LiCoO2, o le faʻaofiina o le doping ma elemene faʻafefiloi e pei o le Ni ma le Mn e mafai ona matua faʻateleina ai le vevela o le vevela.TTesema, a'o 'alo'ese fo'i fa'agaioiga i le electrolyte i le vevela maualuga.Ae ui i lea, o le faateleina o le mautu o le vevela o le cathode i le lautele e sau faatasi ma osigataulaga i le gafatia faapitoa.Ina ia foia lenei faʻafitauli, o se mea faʻapipiʻi-gradient cathode mea mo maa lithium toe faʻaaogaina e faʻavae i luga o se lapisi lithium nickel cobalt manganese oxide ua atiaʻe (Ata 4A).I totonu o lenei mea, o vaega taʻitasi o loʻo i ai se vaega tutotonu o le Ni-mauoa ma se Mn-oa fafo pito i fafo, faʻatasi ai ma le faʻaitiitia o le faʻaogaina o le Ni ma faʻateleina le Mn ma le Co concentrations aʻo latalata i luga (Ata 4B).O le muamua e maua ai le malosi maualuga, ae o le mea mulimuli e faʻaleleia ai le mautu o le vevela.O lenei mea fou cathode na faʻaalia e faʻaleleia ai le saogalemu o maʻa e aunoa ma le faʻafefeina o latou gaioiga eletise (Ata 4C).
Ata 4 Ta'iala e foia ai fa'afitauli ile Laasaga 2: Cathodes fa'atuatuaina.
(A) Ata fa'ata'ita'i o se mea fa'aeletise lelei ma se fa'amaua'oa-Ni o lo'o si'osi'omia e se fa'atonuga-gradient pito i fafo.O vaega taʻitasi o loʻo i ai le Ni-maua tutotonu tutotonu Li (Ni0.8Co0.1Mn0.1) O2 ma se Mn-mauoa pito i fafo [Li (Ni0.8Co0.1Mn0.1) O2] faʻatasi ai ma le faʻaitiitia o le faʻaogaina o le Ni ma le faʻateleina o Mn ma Co concentrations. a'o fa'alatalata atu i luga.O le muamua e maua ai le malosi maualuga, ae o le mea mulimuli e faʻaleleia ai le mautu o le vevela.Ole fua fa'atatau ole Li(Ni0.68Co0.18Mn0.18)O2.O lo'o fa'aalia fo'i i le itu taumatau se fa'aeletonika fa'aeletonika su'esu'e.(B) Electron-probe x-ray microanalysis taunuuga o le lithiated oxide mulimuli Li(Ni0.64Co0.18Mn0.18)O2.O suiga faasolosolo malie o Ni, Mn, ma Co i totonu o le interlayer e iloagofie.E fa'aitiitia le fa'aputuga o le Ni, ma fa'atupula'ia le fa'aputuga o Co ma le Mn i luga.(C) Differential scanning calorimetry (DSC) fa'ailoga o lo'o fa'aalia ai le tafe o le vevela mai le tali atu o le electrolyte fa'atasi ai ma le fa'atonuga-gradient mea Li (Ni0.64Co0.18Mn0.18) O2, o le Ni-mauoa totonugalemu mea Li (Ni0.8Co0.1Mn0. 1) O2, ma le Mn-mauoa pito i fafo [Li (Ni0.46Co0.23Mn0.31) O2].O meafaitino na molia i le 4.3 V. (A), (B), ma le (C) o loʻo toe gaosia ma le faʻatagaga mai Springer Nature.(D) Agagavale: Transmission electron microscopy (TEM) ata susulu o le AlPO4 nanoparticle-coated LiCoO2;malosi fa'asalalau x-ray spectrometry fa'amaonia le vaega Al ma le P i le fa'aofuofu fa'alava.Taumatau: Ata TEM maualuga maualuga o loʻo faʻaalia ai le AlPO4 nanoparticles (~ 3 nm le lautele) i totonu o le nanoscale coating layer;o aū e faʻaalia ai le fesoʻotaʻiga i le va o le AlPO4 layer ma le LiCoO2.(E) Agagavale: O se ata o se sela o loʻo i ai se LiCoO2 cathode e leai se mea pe a uma le suʻega 12-V ova.Na mu ma pa le sela i lena voltage.Taumatau: O se ata o se sela o loʻo i ai le AlPO4 nanoparticle-coated LiCoO2 ina ua maeʻa le suʻega ova 12-V.(D) ma le (E) o lo'o toe faia ma le fa'atagaga mai ia John Wiley ma Sons.
O le isi fuafuaga e faʻaleleia ai le faʻamautuina o le vevela o le faʻapipiʻiina lea o le mea cathode ma se vaega manifinifi puipuia o le faʻaogaina o le Li + faʻamalosi, e mafai ona taofia ai le faʻafesoʻotaʻi saʻo o mea cathode ma le electrolyte ma faʻaitiitia ai le faʻaogaina o le itu ma le vevela.O paʻu e mafai ona avea ma ata e le faʻaogaina [mo se faʻataʻitaʻiga, ZnO, Al2O3, AlPO4, AlF3, ma isi], lea e mafai ona faʻatautaia Li ions pe a uma ona lithiated (Ata 4, D ma E), poʻo ata faʻapitoa, e pei o le poly(diallyldimethylammonium chloride), ata puipui e faia e γ-butyrolactone additives, ma faʻaopoopoga multicomponent (e aofia ai le vinylene carbonate, 1,3-propylene sulfite, ma le dimethylacetamide).
O le faʻaofiina o se faʻapipiʻi faʻatasi ai ma se faʻatusatusaga lelei o le vevela e aoga foi mo le faʻateleina o le saogalemu o cathode.Mo se faʻataʻitaʻiga, poly(3-decylthiophene)-coated LiCoO2 cathodes e mafai ona tapuni i lalo gaioiga eletise ma faʻalavelave itu pe a oʻo i luga le vevela e oʻo atu i le> 80 ° C, e pei o le conductive polymer layer e mafai ona vave suia i se tulaga maualuga tetee.E mafai fo'i ona fa'agaoioi le fa'alavalava o oligomers fa'amuta i latou lava fa'atasi ai ma le fa'ata'ita'iga fa'alava-la'au e pei o se fa'amalo fa'amalo e tapuni ai le maa mai le itu o le cathode.
E mafai ona fesuia'i fa'avevela ao aoina.O le tapeina o gaioiga fa'aeletonika a'o si'itia le vevela o le maa ile la'asaga 2 e mafai ona puipuia lelei le vevela mai le fa'atupula'ia atili.O se suiga vave ma toe fa'afo'i le thermoresponsive polymer switching (TRPS) ua tu'ufa'atasia i totonu i le aoina o lo'o iai nei (Ata 5A).O le TRPS manifinifi ata e aofia ai le conductive graphene-coated spiky nanostructured nickel (GrNi) vaega e pei o le conductive filler ma se matrix PE ma se faʻaopoopoga vevela tele (α ~ 10−4 K−1).O ata fa'akomepiuta fa'apipi'i fa'a-fabricated e fa'aalia ai le maualuga o le amio (σ) i le vevela o le potu, ae a o'o atu le vevela i le vevela fesuia'i (Ts), o le conductivity e faʻaitiitia i totonu o le 1 s e fitu i le valu poloaiga o le tele ona o le faʻalauteleina o le voluma polymer, lea e vavaeeseina ai vaega taʻavale ma malepe ai auala faʻaulu (Ata 5B).O le ata tifaga e vave lava ona faʻafefe ma faʻagata ai le gaioiga o le maa (Ata 5C).O lenei faiga e sili ona toe fa'afo'i ma e mafai ona galue e tusa lava pe a mae'a le tele o mea fa'avevela e aunoa ma le fa'afefeina o le fa'atinoga.
Ata 5 Fuafuaga e foia ai mataupu ile laasaga 2.
(A) Fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'iga o le fa'aogaina o le vevela o le TRPS o lo'o aoina nei.O le maa saogalemu e tasi pe lua tagata aoina o loʻo faʻapipiʻiina i se laiga TRPS manifinifi.E galue masani ile vevela ole potu.Ae ui i lea, i le tulaga o le maualuga o le vevela poʻo le tele o le taimi nei, o le polymer matrix e faʻalauteleina, ma faʻapena ona vavaeeseina ai vaega o le conductive, lea e mafai ona faʻaitiitia ai lona conductivity, faʻateleina lona teteʻe ma tapunia le maa.O le fausaga maa e mafai ona puipuia e aunoa ma le faaleagaina.A mālūlū, e fa'aitiiti le polymer ma toe maua ai le auala fa'aoso muamua.(B) Resistivity suiga o ata eseese TRPS o se galuega o le vevela, e aofia ai le PE / GrNi faʻatasi ai ma uta GrNi eseese ma PP / GrNi faʻatasi ai ma le 30% (v / v) utaina o GrNi.(C) Aotelega gafatia ole uila saogalemu LiCoO2 maa ile va ole 25°C ma tapuni.Ole malosi e latalata ile zero ile 70°C o lo'o fa'ailoa mai ai le tapunia atoa.(A), (B), ma le (C) o loʻo toe faia ma le faʻatagaga mai Springer Nature.(D) Fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'iga o manatu tapuni fa'avae microsphere mo LIBs.E fa'aogaina fa'aeletise fa'atasi ai ma microspheres fa'amalo e sili atu i le vevela o le ma'a, e o'o i se suiga vevela (liusuavai).O kapoti u'amea e fa'aofuofu ai le pito i luga o le eletise, e fai ai se pa puipui fa'ama'i ma tapuni ai le sela maa.(E) O se mea manifinifi ma tu'u lava ia mea fa'apipi'i tu'ufa'atasi e aofia ai le 94% alumina vaega ma le 6% styrene-butadiene pa'u (SBR) fa'apipi'i na saunia e se auala e tu'u ai fofo.Taumatau: Ata o loʻo faʻaalia ai le mautu o le vevela o le mea faʻapipiʻi tuʻufaʻatasi ma le PE separator.O mea vavae na faia i le 130 ° C mo le 40 min.O le PE na matua faʻaitiitia mai le vaega o loʻo iai le sikuea togitogi.Peita'i, e le'i fa'aalia manino mai le fa'aitiitiga o le mea tu'u'ese'ese.Toe faia ma le fa'atagaga mai Elsevier.(F) Fa'asologa mole o nisi polymers vevela maualuga e fa'afefeteina ma fa'aitiitia le vevela maualuga.Luga: polyimide (PI).Tutotonu: cellulose.Lalo: poly(butylene) terephthalate.(G) Agagavale: Fa'atusatusaga o alaleo o le DSC o le PI ma le PE ma le PP separator;o le PI separator o loʻo faʻaalia ai le faʻamautu lelei o le vevela i le vevela mai le 30 ° i le 275 ° C.Taumatau: Ata fa'akomepiuta meapueata fa'atusatusaina le susu o se mea fa'atau fa'apisinisi ma le PI fa'apipi'i fa'atasi ma se propylene carbonate electrolyte.Toe faia ma le faatagaga mai le American Chemical Society.
Vaavaa tapuni vevela.O le isi ta'iala e puipuia ai ma'a mai le fa'amama vevela i le la'asaga 2 o le tapuni lea o le ala fa'aoso o Li ion e ala i le va'a.Separators o vaega autu mo le saogalemu o le LIBs, aua latou te taofia fesoʻotaʻiga eletise tuusaʻo i le va o le cathode maualuga ma mea anode aʻo faʻatagaina le felauaiga ionic.O le PP ma le PE o mea e sili ona faʻaaogaina, ae o loʻo i ai le le lelei o le mafanafana, faʻatasi ai ma mea faʻafefe o ~ 165 ° ma ~ 135 ° C, i le faasologa.Mo le LIB fa'apisinisi, o va'ava'ava'a fa'atasi ma le PP/PE/PP trilayer fausaga ua uma ona fa'atauina, lea o le PE o se puipui ogatotonu puipui.Pe a faateleina le vevela i totonu o le maa i luga aʻe o se vevela ogaoga (~ 130 ° C), o le vaega porous PE e liusuavai vaega, tapunia pores ata tifaga ma puipuia le femalagaiga o ion i le eletise eletise, ae o le PP layer e maua ai le lagolago faʻainisinia e aloese ai mai totonu. pupuu .I le isi itu, e mafai foi ona ausia le tapunia o le LIB i le vevela e ala i le faʻaogaina o le PE thermoresponsive poʻo le paraffin wax microspheres e fai ma vaega puipui o anodes maa poʻo separators.A oʻo atu le vevela o le maʻa i totonu i se tau taua, e liusuavai le microspheres ma faʻaofuofu le anode / separator i se pa puipui e le mafai ona faʻaogaina, taofi le Li-ion felauaiga ma tapuni i lalo le sela tumau (Ata 5D).
Separators ma maualuga mautu vevela.Ina ia faʻaleleia le faʻamautuina o le vevela o mea e vavae ese ai maa, e lua auala na atiaʻe i nai tausaga ua tuanaʻi:
(1) Va'a fa'alelei sima, fa'apipi'i sa'o po'o le fa'atupuina i luga ole fa'aluega ole sima e pei o le SiO2 ma le Al2O3 i luga ole la'au vavae polyolefin o lo'o iai po'o le fa'apipi'iina o pauta sima i mea polymeric (1)Ata 5E), fa'aalia le maualuga o le liusuavai ma le maualuga o le malosi fa'ainisinia ma e iai fo'i le maualuga o le fa'avevela vevela.O nisi o mea tu'u'ese'ese tu'ufa'atasi na fa'atupuina e ala i lenei ta'iala ua fa'atauina fa'apisinisi, pei ole Separion (se igoa tau fefa'ataua'iga).
(2) Suia mea e vavae ese mai le polyolefin i polymers vevela maualuga ma faʻaitiitia le faʻafefe i luga o le vevela, e pei o le polyimide, cellulose, poly(butylene) terephthalate, ma isi poly(esters) tutusa, o se isi taʻiala aoga mo le faʻaleleia o le mautu o le vevela. o mea vavae (Ata 5F).Mo se faʻataʻitaʻiga, o le polyimide o se polymer thermosetting e masani ona manatu o se mea e sili atu ona lelei ona o lona mautu lelei tele (mautu i luga o le 400°C), lelei le faʻamaʻiina o vailaʻau, malosi maualuga, susu eletise lelei, ma le mumu o le afi (Ata 5G).
afifi maa ma galuega faamalū.Ua fa'aogaina faiga fa'atonutonu fa'amama fa'ameamea e ala i le ta'amilosaga o le ea po'o le vai malulu e fa'aleleia ai le fa'atinoga o le maa ma fa'agesegese ai le si'itia o le vevela.E le gata i lea, o mea e sui ai vaega e pei o le paraffin wax ua tu'ufa'atasia i totonu o pusa maa e fai e pei o se vevela e fa'atonutonu ai lo latou vevela, ma aloese ai mai le fa'aleagaina o le vevela.
Ia foia fa'afitauli ile vaega 3 (fa'asa ma pa)
O le vevela, okesene, ma le suauu, e taʻua o le "tatolu afi," o mea e manaʻomia mo le tele o afi.Faatasi ai ma le faaputuputuina o le vevela ma le okesene e gaosia i le vaega 1 ma le 2, o le suauʻu (o lona uiga, electrolytes sili ona mu) o le a otometi ona amata ona mu.O le fa'aitiitia o le mu o vaimea eletise e taua tele mo le saogalemu o maa ma isi fa'aoga tetele a le LIB.
Mea fa'aopoopo e fa'amumu.E tele taumafaiga su'esu'e ua tu'uina atu i le atina'eina o mea fa'apipi'i mumu e fa'aitiitia ai le mu o vai eletise eletise.O le tele o mea fa'apipi'i mumu e fa'aaogaina i vai eletise eletise e fa'avae i luga o fa'aputuga phosphorus fa'aola po'o mea fa'ameamea fa'ameamea.Talu ai o halogens e lamatia i le si'osi'omaga ma le soifua maloloina o tagata, o le organic phosphorus compounds e sili atu ona fa'amoemoeina sui tauva e avea ma fa'aopoopoga e fa'afefe mu ona o lo latou malosi maualuga e fa'afefe mu ma fa'alelei le si'osi'omaga.O mea masani o le phosphorus organic e aofia ai trimethyl phosphate, triphenyl phosphate, bis(2-methoxyethoxy)methylallylphosphonate, tris(2,2,2-trifluoroethyl) phosphite, (ethoxy)pentafluorocyclotriphosphazene, ethylene ethyl phosphate, ma isi.Ata 6A).O le fa'aogaina o le mu a'afiaga o nei fa'aputuga o lo'o i ai le phosphorus e masani ona talitonuina o se fa'agasologa o vaila'au fa'ama'i.I le taimi o le afi, o molelaʻau o loʻo i ai le phosphorus e mafai ona pala i le phosphorus-o loʻo i ai i totonu o ituaiga free-radical, lea e mafai ona faʻaumatia ai faʻamaʻi (mo se faʻataʻitaʻiga, H ma OH radicals) faʻatupuina i le taimi o le faʻatupuina o le filifili e nafa ma le faʻaauau pea (Ata 6, B ma le C).Ae paga lea, o le faʻaitiitia o le mu faʻatasi ma le faʻaopoopoina o nei phosphorus-i totonu o le afi mumu e sau i le faʻaogaina o le faʻaogaina o le eletise.Ina ia fa'aleleia lenei fefa'ataua'iga, ua faia e isi tagata su'esu'e ni suiga i lo latou fausaga mole: (i) e mafai ona fa'aleleia e le fa'amumūina vaega o le alkyl phosphates lo latou mautu fa'aiti'itia ma le lelei o le mu;(ii) le faʻaogaina o mea faʻapipiʻi o loʻo i ai uma mea e puipuia ai ata tifaga ma mea e faʻafefe ai le afi, e pei o le bis(2-methoxyethoxy)methylallylphosphonate, lea e mafai ai e vaega allylic ona polymerize ma fausia ai se ata tifaga SEI mautu i luga o graphite, ma puipuia lelei ai itu matautia. tali;(iii) suiga o le P(V) phosphate i le P(III) phosphites, lea e faafaigofie ai le fausia o le SEI ma e mafai ona taofia ai le PF5 matautia [mo se faataitaiga, tris(2,2,2-trifluoroethyl) phosphite];ma (iv) suia mea faaopoopo o le organophosphorus i cyclic phosphazenes, aemaise le fluorinated cyclophosphazene, lea ua faʻaleleia atili ai le fesoʻotaʻiga eletise.
Ata 6 Ta'iala e foia ai fa'afitauli ile Laasaga 3.
(A) Fa'asologa mole mole masani o mea fa'aopoopo e taofia ai le mu.(B) O le faʻaogaina o aʻafiaga o le mumu o nei mea o loʻo i ai le phosphorus e masani ona talitonuina o se vailaʻau faʻamaʻi faʻamaʻi, lea e mafai ona faʻamutaina ai le faʻalavelave faʻafuaseʻi e nafa ma le faʻavevelaina o le afi i le vaega o le kesi.TPP, triphenyl phosphate.(C) O le taimi e tape ai le tagata lava ia (SET) o le carbonate electrolyte masani e mafai ona faʻaititia tele i le faʻaopoopoga o le triphenyl phosphate.(D) Fuafuaga o le "atamai" electrospun separator fa'atasi ai ma mea e fa'afefe ai le afi mo LIBs.O le tu'ufua tu'ueseese e aofia ai microfibers fa'atasi ai ma se fausaga atigi-autu, lea o le afi mumu o le totonugalemu ma le polymer o le atigi.I luga o le vevela faʻaoso, liusuavai le atigi polymer ona faʻasaʻo ai lea o le afi mumu ua faʻapipiʻiina i totonu o le eletise, ma faʻapea ona taofiofia lelei le mumu ma le mu o le eletise.(E) SEM ata o le TPP@PVDF-HFP microfibers ina ua uma ona togitogi faʻaalia manino lo latou fausaga atigi autu.Fua fua, 5 μm.(F) Fa'asologa mole mole masani o le vai ionic vevela potu e fa'aaogaina e fai ma mea eletise e le mu mu mo LIB.(G) Le fausaga mole mole o le PFPE, o le PEO analog e le mumu.E lua vaega methyl carbonate o loʻo faʻaleleia i luga o pito o filifili polymer e faʻamautinoa ai le fetaui lelei o molelaʻau ma masini o loʻo iai nei.
E tatau ona maitauina o loʻo i ai pea se fefaʻatauaʻiga i le va o le faʻaitiitia o le mu o le electrolyte ma le cell performance mo faʻaopoopoga o loʻo lisiina, e ui lava o lenei fetuunaiga ua faʻaleleia e ala i mamanu mole mole i luga.O le isi fuafuaga fuafuaina e foia ai lenei faʻafitauli e aofia ai le tuʻufaʻatasia o le afi mumu i totonu o le atigi polymer puipui o microfibers, lea e faʻapipiʻi atili e fausia ai se mea e le faʻapipiʻiina (Ata 6D).O se mea fou e fa'apipi'i eletise e le'i lalagaina microfiber separator fa'atasi ai ma mea e mafai ona fa'atama'ia ai le afi na fau mo LIBs.O le faʻapipiʻiina o le afi mumu i totonu o le atigi polymer puipuia e puipuia ai le faʻaalia saʻo o le afi mumu i le eletise, puipuia ai aʻafiaga leaga mai mea faʻalavelave i le faʻaogaina o le eletise o le maa (Ata 6E).Ae peita'i, afai e alu ese le vevela o le maa LIB, o le poly(vinylidenefluoride-hexafluoro propylene) copolymer (PVDF-HFP) atigi o le a liusuavai a'o si'itia le vevela.Ona tu'u atu lea o le fa'agata afi fa'agata o le triphenyl phosphate fa'apipi'i i totonu o le eletise, ma fa'apea ona fa'amama lelei ai le fa'amumuina o mea eletise e sili ona mu.
O se manatu "electrolyte-masima" na fausia foi e foia ai lenei faafitauli.O nei eletise faʻaletino e tape afi mo maʻa toe faʻaaogaina o loʻo i ai le LiN (SO2F) 2 o le masima ma le taʻutaʻua o le afi mumu o le trimethyl phosphate (TMP) e naʻo le solvent.O le fa'atupu fa'afuase'i ole SEI fa'aonaponei e maua mai i le masima i luga ole anode e taua tele mo le fa'atinoina o le eletise.O lenei ta'iala fou e mafai ona fa'alautele atu i isi fa'amalama mu ma e mafai ona tatala ai se ala fou mo le atina'eina o vaifofo fou mo LIBs saogalemu.
Suavai eletise e le mu mu.O se fofo sili i le saogalemu o le electrolyte o le fausia lea o mea eletise e le mu.O se tasi o vaega o mea eletise e le mafai ona mu lea na suʻesuʻeina tele o vai ionic, aemaise lava vai vevela o le potu, e le mafai ona faʻafefe (leai se mamafa o le ausa i lalo ole 200°C) ma e le mu ma e iai se faamalama vevela lautele (Ata 6F).Peita'i, e mana'omia pea su'esu'ega fa'aauau e fo'ia ai fa'afitauli o le maualalo o le gafatia e afua mai i le maualuga o le viscosity, maualalo le numera o le Li transference, cathodic po'o le fa'aitiitiga le mautu, ma le tau maualuga o vai ionic.
Low-molecular mamafa hydrofluoroethers o se isi vasega o nonflammable vai electrolytes ona o lo latou maualuga po o le leai o le moli, nonflammability, tension maualalo i luga, maualalo viscosity, maualalo malulu vevela, ma isi.E tatau ona faia le mamanu mole mole talafeagai e fetuutuunai ai a latou mea tau kemikolo ina ia ausia tulaga o le electrolytes maa.O se fa'ata'ita'iga mata'ina na lipotia talu ai nei o le perfluoropolyether (PFPE), o se fa'ata'ita'iga o le polyethylene oxide (PEO) fa'afefeteina (PEO) lea e lauiloa mo lona le mu (flammability).Ata 6G).E lua vaega methyl carbonate o loʻo suia i luga o vaega faʻamau o filifili PFPE (PFPE-DMC) e faʻamautinoa le fetaui lelei o molelaʻau ma faiga faʻaoga o loʻo iai nei.O le mea lea, o le nonflammability ma le mafanafana o le PFPE e mafai ona faʻaleleia atili le saogalemu o LIBs aʻo faʻateleina le numera o le eletise eletise ona o le mamanu tulaga mole mole.
Laasaga 3 ole la'asaga mulimuli ae sili ona taua mo le fa'agasologa ole fa'amama.E tatau ona maitauina e ui lava o taumafaiga tetele na tuʻuina atu i le faʻaitiitia o le mu o le eletise eletise eletise, o le faʻaaogaina o eletise eletise e le mafai ona faʻaalia e faʻaalia ai se folafolaga sili.E masani lava ona pauu electrolytes malosi i vaega e lua: inorganic ceramic electrolytes [sulfides, oxides, nitrides, phosphates, ma isi] ma polymer electrolytes malosi [faafefiloi o masima Li ma polymers, e pei o poly(ethylene oxide), polyacrylonitrile, etc.] .O taumafaiga e faʻaleleia electrolytes malosi o le a le faʻamatalaina iinei, ona o lenei autu ua uma ona aoteleina i le tele o iloiloga talu ai nei.
VAAIGA
I aso ua tuanaʻi, o le tele o mea fou na fausia e faʻaleleia ai le saogalemu o le maa, e ui o le faʻafitauli e leʻi foia atoatoa.E le gata i lea, o faiga e fa'atatau i le saogalemu e eseese mo kemisi ta'itasi maa.O le mea lea, e tatau ona mamanuina mea faʻapitoa e faʻaogaina mo maa eseese.Matou te talitonu o loʻo tumau pea le mauaina o metotia sili atu ona lelei ma mea ua mamanuina lelei.O iinei, matou te lisi ai ni fa'atonuga talafeagai mo su'esu'ega mo le saogalemu o maa i le lumana'i.
Muamua, e taua le atina'eina o auala i totonu po'o i operando e iloa ai ma mata'ituina tulaga o le soifua maloloina i totonu ole LIB.Mo se faʻataʻitaʻiga, o le faʻaogaina o le vevela e fesoʻotaʻi vavalalata ma le vevela i totonu poʻo le faʻateleina o le mamafa i totonu o le LIBs.Ae ui i lea, o le tufatufaina o le vevela i totonu o maa e fai si lavelave, ma e manaʻomia auala e mataʻituina lelei ai tulaga taua mo electrolytes ma electrodes, faʻapea foʻi ma vavae.O le mea lea, o le mafai ona fuaina nei taʻiala mo vaega eseese e taua tele mo le suʻesuʻeina ma puipuia ai lamatiaga saogalemu i le maa.
Ole fa'amautu fa'amama ole vaeluaga e taua tele mo le saogalemu ole maa.O polymers fou faatoa atiaʻe faʻatasi ai ma mea faʻafefeteina maualuga e aoga tele i le faʻateleina o le faʻaogaina o le vevela o le separator.Ae ui i lea, o latou mea faʻainisinia o loʻo maualalo pea, e matua faʻaitiitia ai lo latou faʻaogaina i le taimi o le faʻapotopotoga o maa.E le gata i lea, o le tau o se mea taua foi e tatau ona mafaufauina mo faʻaoga faʻatino.
O le atinaʻeina o electrolytes malosi e foliga mai o le fofo sili lea mo mataupu saogalemu o LIBs.O le electrolyte malosi o le a faʻaitiitia ai le avanoa o le puʻupuʻu i totonu o le maa, faʻatasi ai ma le lamatiaga o afi ma faʻalavelave.E ui lava o taumafaiga tetele ua tuuto atu i le alualu i luma o electrolytes malosi, o latou faatinoga o loʻo faʻaauau pea ona mamao i tua atu o mea eletise eletise.O tu'ufa'atasiga o mea fa'aletino ma polymer electrolytes e fa'aalia ai le malosi tele, ae latou te mana'omia le mamanu ma le sauniuniga ma'ale'ale.Matou te fa'amamafa atu o le mamanu sa'o o feso'ota'iga fa'a-polymer ma fa'ainisinia o latou fa'aogaina e taua tele mo felauaiga Li-ion lelei.
E tatau ona maitauina o le eletise eletise e le na o le pau lea o le vaega o le maa e mu.Mo se fa'ata'ita'iga, pe a maualuga le tau o le LIB, o mea fa'apipi'i lithiated anode mu (mo se fa'ata'ita'iga, lithiated graphite) o se popolega tele fo'i le saogalemu.O mea fa'amumū e mafai ona fa'ateteleina le afi o mea fa'amalo-malo e mana'omia tele e fa'ateleina ai lo latou saogalemu.E mafai ona fa'afefiloi mea fa'afefe mu ma le graphite i foliga o mea fa'apipi'i polymer po'o fa'asologa fa'aulu.
O le saogalemu o le ma'a ose fa'afitauli lavelave ma fa'apitoa.O le lumanaʻi o le saogalemu o le maa e manaʻomia ai le tele o taumafaiga i suʻesuʻega faʻainisinia faʻavae mo le loloto o le malamalama e faʻaopoopo i auala sili atu ona faʻaalia, lea e mafai ona ofoina atu nisi faʻamatalaga e taʻitaʻia ai meafaitino.E ui lava o lenei Toe Iloiloga e taulaʻi i le saogalemu o meafaitino, e tatau ona maitauina e manaʻomia le faʻaogaina atoa e foia ai le tulaga saogalemu o le LIBs, lea o meafaitino, vaega o le cell ma faatulagaga, ma module maa ma pusa e tutusa matafaioi e faʻamaonia ai maʻa muamua. o lo'o tu'uina atu i le maketi.
FAAMATALAGA MA FAAMATALAGA
Kai Liu, Yayuan Liu, DingchangLin, Allen Pei, Yi Cui, Mea mo le saogalemu maa lithium-ion, ScienceAdvances, DOI:10.1126/sciadv.aas9820
Taimi meli: Iuni-05-2021
