Batri ki baze sou souf tout eta solid yo dwe ranplase aktyèl pil ityòm-ion akòz pèfòmans siperyè sekirite yo. Sepandan, nan pwosesis preparasyon an nan sispansyon batri tout-solid-eta, gen polarite enkonpatib nan mitan sòlvan, lyan ak elektwolit sulfid, kidonk pa gen okenn fason yo reyalize pwodiksyon gwo-echèl kounye a. Koulye a, rechèch la sou batri tout-solid-eta se sitou te pote soti sou echèl la laboratwa, ak volim nan batri a se relativman ti. Pwodiksyon nan gwo echèl nan batri tout-solid-eta se toujou nan direksyon pou pwosesis pwodiksyon an ki deja egziste, se sa ki, se sibstans aktif la prepare nan sispansyon ak Lè sa a, kouvwi ak seche, ki ka gen pi ba pri ak pi wo efikasite.

youn

Difikilte yo te fè fas

Se poutèt sa, li difisil pou jwenn lyan polymère apwopriye ak sòlvan pou sipòte solisyon an likid. Pifò elektwolit solid ki baze sou souf ka fonn nan solvang polè, tankou NMP nou itilize kounye a. Se konsa, chwa nan sòlvan ka sèlman patipri nan polarite ki pa polè oswa relativman fèb nan sòlvan an, ki vle di ke chwa a nan lyan se tou korespondan etwat – pi fò nan gwoup yo polè fonksyonèl nan polymère a pa ka itilize!

Sa a se pa pwoblèm ki pi mal la. An tèm de polarite, atach ki relativman konpatib ak solvang ak elektwolit sulfid ap mennen nan kosyon redwi ant total ak sibstans aktif ak elektwolit, ki pral san dout mennen nan enpedans elektwòd ekstrèm ak dekonpozisyon kapasite rapid, ki se trè prejidis nan pèfòmans batri.

Yo nan lòd yo satisfè kondisyon ki anwo yo, twa sibstans prensipal yo (liyan, sòlvan, elektwolit) ka chwazi, sèlman solvang polè ki pa polè oswa fèb, tankou para-(P) xylene, toluèn, n-hexane, anisol, elatriye. ., lè l sèvi avèk fèb lyan polymère polè, Tankou kawotchou butadien (BR), kawotchou butadien styrene (SBR), SEBS, klori polyvinyl (PVC), kawotchou nitrile (NBR), kawotchou silikon ak etil seluloz, yo nan lòd yo satisfè pèfòmans ki nesesè yo. .

de

In situ polè – konplo konvèsyon ki pa polè

Nan papye sa a, yo prezante yon nouvo kalite lyan, ki ka chanje polarite elektwòd pandan machin nan pa mwayen chimi pwoteksyon-de-pwoteksyon. Gwoup fonksyonèl polè nan lyan sa a yo pwoteje pa gwoup fonksyonèl ki pa polè tert-butyl, asire ke lyan an ka matche ak elektwolit la sulfid (nan ka sa a LPSCl) pandan preparasyon an nan keratin nan elektwòd. Lè sa a, atravè tretman an chalè, sètadi pwosesis la siye nan elektwòd la, gwoup la fonksyonèl tert-butyl nan lyan an polymère ka fann tèmik, reyalize objektif la nan pwoteksyon, epi finalman jwenn lyan polè a. Gade Figi A.

Foto a

BR (kawoutchou butadien) te chwazi kòm lyan polymère pou batri ilfid tout-solid-eta pa konpare pwopriyete yo mekanik ak elektwochimik nan elektwòd la. Anplis de sa nan amelyore pwopriyete mekanik ak elektwochimik batri tout eta solid, rechèch sa a ouvè yon nouvo apwòch nan konsepsyon lyan polymère, ki se yon apwòch pwoteksyon-de-pwoteksyon-chimik pou kenbe elektwòd nan eta apwopriye ak vle nan. diferan etap nan fabrikasyon elektwòd.

Lè sa a, polytert-butylacrylate (TBA) ak kopolimè blòk li yo, polytert-butylacrylate – b-poly 1, 4-butadiene (TBA-B-BR), ki gen gwoup fonksyonèl asid karboksilik yo pwoteje pa gwoup T-butyl thermolyzed, yo te chwazi nan eksperyans la. An reyalite, TBA se précurseur de PAA, ki se souvan itilize nan aktyèl pil ityòm ion, men li pa ka itilize nan sulfid ki baze sou tout-solid pil ityòm paske nan polarite dezakò li yo. Polarite fò nan PAA ka reyaji vyolans ak elektwolit sulfid, men ak gwoup fonksyonèl asid karboksilik pwoteksyon nan T-butil, polarite PAA a ka redwi, sa ki pèmèt li fonn nan solvang ki pa polè oswa fèb polè. Apre tretman chalè, gwoup ester t-butil la dekonpoze pou lage izobutèn, sa ki lakòz fòmasyon asid karboksilik, jan yo montre nan Figi B. Pwodwi yo nan de polymère depwoteksyon yo reprezante pa (depwoteje) TBA ak (depwoteje) TBA- B-BR.

Foto a

Finalman, paA-tankou lyan an ka kosyon byen ak NCM, pandan y ap tout pwosesis la pran plas nan plas. Li konprann ke sa a se premye fwa yo te itilize yon konvèsyon konvèsyon polarite in situ nan yon batri ityòm tout eta solid.

Kòm pou tanperati a nan tretman chalè, pa gen okenn pèt evidan mas obsève nan 120 ℃, pandan y ap mas korespondan nan gwoup butyl te pèdi apre 15h nan 160 ℃. Sa a endike ke gen yon sèten tanperati nan ki butyl ka retire (nan pwodiksyon aktyèl, tan tanperati sa a twò lontan, si gen yon tanperati ki pi apwopriye oswa kondisyon amelyore efikasite pwodiksyon an bezwen plis rechèch ak diskisyon). Rezilta Ft-ir nan materyèl anvan ak apre depwoteksyon tou te montre ke elektwolit solid pa te entèfere ak pwosesis la deprotection. Fim adezif la te fèt ak adezif la anvan ak apre depwoteksyon, ak rezilta a te montre ke adezif la apre depwoteksyon te gen adezyon pi fò ak pèseptè likid la. Yo nan lòd yo teste konpatibilite nan lyan an ak elektwolit anvan ak apre depwoteksyon, XRD ak Raman analiz yo te pote soti, ak rezilta yo te montre ke elektwolit solid LPSCl la te gen bon konpatibilite ak lyan an teste.

Apre sa, fè yon batri tout-eta solid epi wè ki jan li fè. Sèvi ak NCM711 74.5% / LPSCL21.5% /SP2% / lyan 2%, fòs la nidite nan fèy poto montre ke fòs la nidite se pi gwo a lè yo itilize lyan tBA-B-BR (jan yo montre nan Figi 1). Pandan se tan, tan an nidite tou gen yon enpak sou fòs la nidite. Fèy elektwòd TBA depwoteksyon an frajil epi fasil pou ka zo kase, kidonk TBA-B-BR ak bon fleksibilite ak gwo fòs kale yo chwazi kòm lyan prensipal la pou teste pèfòmans batri a.

Figi 1. Peel fòs ak lyan diferan

Lyan nan tèt li se ionik posibilite. Yo nan lòd yo etidye efè a nan adisyon nan lyan sou konduktiviti iyonik, de gwoup eksperyans yo te fèt, yon gwoup ki gen 97.5% elektwolit + 2.5% lyan ak lòt gwoup ki pa gen okenn lyan. Li te jwenn ke konduktiviti a ionik san lyan te 4.8 × 10-3 SCM-1, ak konduktiviti a ak lyan te tou 10-3 lòd nan grandè. Estabilite elektwochimik TBA-B-BR te pwouve pa tès CV.

twa

Mwatye batri ak pèfòmans batri konplè

Anpil tès konparatif montre ke lyan depwoteksyon an gen pi bon adezyon epi li pa gen okenn efè sou migrasyon iyon ityòm. Sèvi ak diferan lyan te fè mwatye selil yo teste pwopriyete yo elektwochimik, divès kalite eksperimantal mwatye selil respektivman pa melanje ak lyan pozitif la, pa gen lyan nan elektwolit la solid ak Li – Nan elektwòd la nan eksperyans faktè sèl, pa melanje ak lyan nan elektwolit solid la, pwouve ke enfliyans nan diferan sou lyan an anod. Rezilta pèfòmans elektwochimik li yo montre nan figi ki anba a:

Foto a

Nan figi ki anwo a: a. se pèfòmans nan sik mwatye selil diferan lyan lè dansite nan sifas la pozitif se 8mg / cm2, ak B se pèfòmans nan sik mwatye selil nan lyan diferan lè dansite a nan sifas la pozitif se 16mg / cm2. Li ka wè nan rezilta ki anwo yo ke (depwoteksyon) TBA-B-BR gen siyifikativman pi bon pèfòmans sik batri pase lòt lyan, epi dyagram nan sik konpare ak dyagram nan fòs kale, ki montre ke pwopriyete yo mekanik nan poto yo jwe yon wòl enpòtan nan pèfòmans nan pèfòmans sik.

Foto a

Figi gòch la montre EIS NCM711/Li-IN mwatye selil anvan sik la, ak figi dwat la montre EIS mwatye selil san sik 0.1c pou 50 semèn. EIS mwatye selil lè l sèvi avèk (depwoteksyon) TBA-B-BR ak lyan BR respektivman. Li ka konkli nan dyagram EIS la jan sa a:

1. Pa gen pwoblèm konbyen sik, kouch elektwolit RSE nan chak batri se alantou 10 ω cm2, ki reprezante rezistans nan volim nannan nan elektwolit LPSCl 2. Enpedans transfè chaj (RCT) ogmante pandan sik la, men OGMANTE nan RCT lè l sèvi avèk Lyan BR te siyifikativman pi wo pase sa ki itilize tBA-B-BR lyan. Li ka wè ke lyezon ki genyen ant sibstans aktif lè l sèvi avèk BR lyan pa t ‘trè fò, e te gen detachman nan sik la.

Foto a

Yo te itilize SEM pou obsève koup transvèsal tranch poto yo nan diferan eta, epi rezilta yo montre nan figi ki anwo a: a. Tba-b-br anvan sikilasyon (depwoteksyon); B. anvan sikilasyon BR; C. TBA-B-BR apre 25 semèn (depwoteksyon); D. apre 25 semèn BR;

Sik anvan tout elektwòd ka obsève byen kontak ant patikil aktif, ka sèlman wè ti twou, men apre 25 semèn sik, ka wè chanjman nan evidan, yo itilize nan c (dekole) asosye – b – aktivite a pozitif nan BR ki pi patikil. oswa pa gen fant, ak lè l sèvi avèk aktivite elektwòd nan patikil lyan BR gen yon anpil nan fant nan mitan an, Jan yo montre nan zòn nan jòn nan D, anplis, elektwolit ak patikil NCM yo pi seryezman separe, ki se rezon enpòtan pou batri. atenuasyon pèfòmans.

Foto a

Finalman, pèfòmans tout batri a verifye. Elektwòd pozitif NCM711 / grafit elektwòd negatif ka rive nan 153mAh / g nan premye sik la epi kenbe 85.5% apre 45 sik.

kat

Yon rezime tou kout

An konklizyon, nan tout-solid-eta ityòm pil, solid kontak ant sibstans aktif, segondè pwopriyete mekanik ak estabilite koòdone yo se pi enpòtan an jwenn pèfòmans elektwochimik segondè.