Persian
پیشرفت تتراهیدروفوران (THF) در الکترولیت‌های باتری انرژی جدید: متعادل کردن عملکرد و ایمنی در دمای پایین - بهینه‌سازی رسانایی یونی در محدوده‌های وسیع دما
创建于03.19
1. چالش دمای پایین در باتری های لیتیوم یونی
باتری های لیتیوم یونی در دماهای شدید با کاهش شدید عملکرد مواجه می شوند. در زیر 20- درجه سانتیگراد، الکترولیت‌های سنتی مبتنی بر کربنات از انتقال کند یون، موانع انرژی تخلیه بالا (~0.8 eV) و فازهای ناپایدار جامد-الکترولیت (SEI) رنج می‌برند.
1. این محدودیت ها کاربردها را در سفرهای قطبی، وسایل نقلیه الکتریکی در آب و هوای سرد و فناوری های هوافضا محدود می کند.
تتراهیدروفوران (THF)، یک حلال اتر حلقوی، به دلیل ویسکوزیته کم (0.55 cP در 25 درجه سانتیگراد) و برهمکنش ضعیف Li+ حلال، به عنوان یک تغییر دهنده بازی ظاهر شده است که مهاجرت یونهای فوق سریع را حتی در دماهای زیر صفر ممکن می سازد.
2.
2. نوآوری های طراحی الکترولیت مبتنی بر THF
2.1 مهندسی حلال: اختلال در خوشه های یونی تجمع یافته
سیستم حلال هیبریدی THF-MTBE (متیل ترت بوتیل اتر) (به عنوان مثال، الکترولیت 0.25THMT) به طور موثری در تجمعات یونی بزرگ (AGGs) که بر الکترولیت های معمولی غالب هستند، مختل می کند.
2. با تشکیل جفت یون های تماسی (CIP)، این سیستم:
- مقاومت در برابر مهاجرت یونی را کاهش می دهد و هدایت یونی را از 0.27 به 4.21 mS/cm افزایش می دهد.
2
- همانطور که با کاهش انرژی فعال سازی آرنیوس (Ea,ct) نشان می دهد، سد انرژی تجزیه Li+ را کاهش می دهد.
2
2.2 اعتبارسنجی عملکرد در دمای گسترده
- در -40 درجه سانتیگراد 69 درصد ظرفیت دمای اتاق
2
- قابلیت شارژ سریع
1
3. بینش مکانیکی: چرا THF در شرایط برودتی عالی می شود
3.1 مدولاسیون ساختار حل
تعداد اهداکننده کم THF (DN=20.0) اتصال Li+-حلال را تضعیف می‌کند و مشارکت آنیون (به عنوان مثال، TFSI-) را در پوسته‌های حل‌پذیری افزایش می‌دهد. این تسهیل می کند:
- تشکیل SEI غنی از معدنی 65% LiF/Li2O
2
- مهار حلال همزمان
3.2 انعطاف پذیری حرارتی و ایمنی
- بازدارندگی شعله
2
- پایداری SEI تحت تنش حرارتی
2
4. استراتژی های ایمنی هم افزایی
4.1 بهینه سازی افزودنی
- فلوئورواتیلن کربنات (FEC)
- لیتیوم نیترات (LiNO3)
1
4.2 ملاحظات مقیاس پذیری صنعتی
- مقرون به صرفه بودن
- سازگاری با کاتدهای High-Ni
2
5. مسیرهای آینده
5.1 فراتر از لیتیوم-یون: سازگاری با چند باتری
اصول طراحی THF نویدبخش موارد زیر است:
- باتری های سدیم یونی
1
- باتری های تمام حالت جامد
5.2 ادغام پایداری
- بازیافت حلقه بسته
- تولید Bio-THF
نتیجه گیری
الکترولیت‌های مبتنی بر THF نشان‌دهنده یک تغییر الگو در متعادل کردن عملکرد دمای فوق‌العاده پایین و ایمنی ذاتی برای باتری‌های نسل بعدی هستند. THF با استفاده از شیمی حلال‌پذیری منحصربه‌فرد خود و جفت شدن با افزودنی‌های پیشرفته، قفل را باز می‌کند:
- سازگاری با دمای گسترده
1
2
- تولید مقیاس پذیر
همانطور که تحقیقات به سمت سیستم‌های یونی چند ظرفیتی و THF با منبع زیستی پیش می‌رود، این حلال نقشی محوری در تحقق باتری‌های پر انرژی و شارژ سریع برای آینده‌ای بدون کربن خواهد داشت.
Contact
Leave your information and we will contact you.
WhatsApp