سلفر تي ٻڌل آل سولڊ اسٽيٽ بيٽرين کي موجوده ليتيم آئن بيٽرين کي بدلائڻ جي اميد آهي ڇاڪاڻ ته انهن جي اعلي حفاظتي ڪارڪردگي جي ڪري. بهرحال، آل سولڊ اسٽيٽ بيٽري سلري جي تياري جي عمل ۾، سولوينٽ، بائنڈر ۽ سلفائيڊ اليڪٽرولائيٽ جي وچ ۾ غير مطابقت رکندڙ پولارٽيز موجود آهن، تنهنڪري في الحال وڏي پيماني تي پيداوار حاصل ڪرڻ جو ڪو طريقو ناهي. في الحال، سڀ-محدود-رياست بيٽري تي تحقيق بنيادي طور ليبارٽري پيماني تي ڪيو ويندو آهي، ۽ بيٽري جو مقدار نسبتا ننڍو آهي. تمام سولڊ اسٽيٽ بيٽري جي وڏي پيماني تي پيداوار اڃا تائين موجوده پيداوار واري عمل جي طرف آهي، يعني، فعال مادو تيار ڪيو ويندو آهي slurry ۾ ۽ پوءِ کوٽيو ويندو آهي ۽ خشڪ ڪيو ويندو آهي، جنهن جي گهٽ قيمت ۽ اعليٰ ڪارڪردگي ٿي سگهي ٿي.

هڪ

مشڪلاتن کي منهن ڏيڻ

تنهن ڪري، اهو ڏکيو آهي ته مناسب پوليمر بائنڈر ۽ سالوينٽ مائع حل جي حمايت ڪرڻ لاء. گهڻيون سلفر تي ٻڌل مضبوط اليڪٽرولائٽس پولر سولوينٽس ۾ ڦهلائي سگهجن ٿيون، جهڙوڪ NMP جيڪو اسان هن وقت استعمال ڪندا آهيون. تنهن ڪري محلول جو انتخاب صرف سالوينٽ جي غير پولر يا نسبتاً ڪمزور قطبيت ڏانهن متعصب ٿي سگهي ٿو، جنهن جو مطلب آهي ته بائنڈر جو انتخاب پڻ هڪجهڙائي سان تنگ آهي – پوليمر جا اڪثر پولر فنڪشنل گروپ استعمال نٿا ڪري سگهن!

اهو سڀ کان وڌيڪ خراب مسئلو ناهي. قطبيت جي لحاظ کان، بائنر جيڪي نسبتاً سالوينٽس ۽ سلفائيڊ اليڪٽرولائٽس سان مطابقت رکن ٿا، اهي مجموعا ۽ فعال مادو ۽ اليڪٽرولائٽس جي وچ ۾ بانڊ کي گهٽائي ڇڏيندا، جيڪو بلاشبہ انتهائي اليڪٽرروڊ جي رڪاوٽ ۽ تيز ظرفيت جي زوال جو سبب بڻجندو، جيڪو بيٽري جي ڪارڪردگيءَ لاءِ انتهائي نقصانڪار آهي.

مٿين ضرورتن کي پورو ڪرڻ لاءِ، ٽن مکيه مادو (بائنڊر، سالوينٽ، اليڪٽرولائيٽ) کي چونڊيو وڃي ٿو، رڳو غير پولر يا ڪمزور پولر سولوينٽس، جهڙوڪ پارا-(P) xylene، toluene، n-hexane، anisole وغيره. .، ڪمزور پولر پوليمر بائنڊر استعمال ڪندي، جهڙوڪ Butadiene ربر (BR)، اسٽائرين Butadiene ربر (SBR)، SEBS، polyvinyl chloride (PVC)، nitrile rubber (NBR)، سلڪون ربر ۽ ethyl cellulose، گهربل ڪارڪردگي کي پورو ڪرڻ لاء. .

ٻه

سيٽو پولر – غير پولر ڪنورشن اسڪيم ۾

هن مقالي ۾، هڪ نئين قسم جو بائنڈر متعارف ڪرايو ويو آهي، جيڪو مشين جي دوران اليڪٽرروڊ جي پولارٽي کي تبديل ڪري سگهي ٿو تحفظ-ڊي-پروٽڪشن ڪيمسٽري جي ذريعي. هن بائنڈر جا پولر فنڪشنل گروپ غير پولر ٽيرٽ-بائيٽل فنڪشنل گروپن کان محفوظ آهن، انهي کي يقيني بڻائي ٿو ته بائنڈر کي سلفائيڊ اليڪٽرولائيٽ سان ملائي سگهجي ٿو (هن صورت ۾ LPSCl) اليڪٽرروڊ پيسٽ جي تياري دوران. پوء گرمي علاج جي ذريعي، يعني electrode جي drying عمل، tert-butyl فنڪشنل گروپ پوليمر بائنڈر جي حرارتي تقسيم ٿي سگهي ٿو، تحفظ جي مقصد کي حاصل ڪرڻ لاء، ۽ آخرڪار پولر بائنر حاصل ڪرڻ لاء. ڏسو تصوير A.

تصوير

BR (butadiene ربر) چونڊيو ويو پوليمر بائنڊر لاءِ سلفائيڊ آل سولڊ اسٽيٽ بيٽري لاءِ اليڪٽرروڊ جي ميخانياتي ۽ اليڪٽررو ڪيميڪل ملڪيتن جي مقابلي ۾. تمام سولڊ اسٽيٽ بيٽرين جي ميخانياتي ۽ اليڪٽرڪ ڪيميڪل پراپرٽيز کي وڌائڻ کان علاوه، هي تحقيق پوليمر بائنڊر ڊيزائن لاءِ هڪ نئين طريقي کي کوليندي آهي، جيڪو اليڪٽروڊس کي مناسب ۽ گهربل حالت ۾ رکڻ لاءِ تحفظ-ڊي-پروٽڪشن-ڪيميائي طريقو آهي. electrode جي پيداوار جي مختلف مرحلن.

ان کان پوء، پوليٽرٽ-بٽيلڪريليٽ (TBA) ۽ ان جو بلاڪ ڪوپوليمر، پوليٽرٽ-بٽيلڪريليٽ – بي-پولي 1، 4-بوٽاڊين (TBA-B-BR)، جن جي ڪاربوڪسيلڪ ايسڊ فنڪشنل گروپن کي thermolyzed T-butyl گروپ طرفان محفوظ ڪيو ويو آهي. تجربو. حقيقت ۾، TBA PAA جو اڳوڻو آهي، جيڪو عام طور تي موجوده ليتيم آئن بيٽرين ۾ استعمال ڪيو ويندو آهي، پر سلفائيڊ تي ٻڌل آل-سولڊ ليتيم بيٽرين ۾ استعمال نه ٿي ڪري سگھجي ڇاڪاڻ ته ان جي پولارٽي بي ميلاپ جي ڪري. PAA جي مضبوط قطبيت سلفائيڊ اليڪٽرولائٽس سان پرتشدد طور تي رد عمل ڪري سگهي ٿي، پر T-butyl جي حفاظتي ڪاربوڪسيلڪ ايسڊ فنڪشنل گروپ سان، PAA جي قطبيت کي گهٽائي سگهجي ٿو، ان کي غير پولر يا ڪمزور پولر سولوينٽس ۾ ڦهلائڻ جي اجازت ڏئي ٿي. گرميءَ جي علاج کان پوءِ، ٽي-بائيٽل ايسٽر گروپ کي isobutene ڇڏڻ لاءِ ختم ڪيو ويندو آهي، جنهن جي نتيجي ۾ ڪاربو آڪسيلڪ ايسڊ ٺهي ٿو، جيئن تصوير B ۾ ڏيکاريل آهي. ٻن پوليمر جي غير محفوظ ٿيل شين کي (خراب) TBA ۽ (deprotected) TBA- جي ذريعي ظاهر ڪيو ويو آهي. بي-آر.

تصوير

آخرڪار، paA-like binder چڱي ريت NCM سان بانڊ ڪري سگھي ٿو، جڏهن ته سڄو عمل صورتحال ۾ ٿئي ٿو. اهو سمجھيو ويو آهي ته اهو پهريون ڀيرو آهي ته هڪ ان سيٽو پولارٽي تبادلي جي اسڪيم کي استعمال ڪيو ويو آهي هڪ آل-سولڊ اسٽيٽ ليتيم بيٽري ۾.

جيئن ته گرمي جي علاج جي درجه حرارت لاء، 120 ℃ تي ڪو به واضح ڪاميٽي نقصان نه ڏٺو ويو، جڏهن ته بائيٽل گروپ جي لاڳاپيل ڪاميٽي 15h کان پوء 160 ℃ تي وڃائي وئي. اهو ظاهر ڪري ٿو ته اتي هڪ خاص درجه حرارت آهي جنهن تي بائيٽل کي هٽائي سگهجي ٿو (حقيقي پيداوار ۾، اهو گرمي پد جو وقت تمام ڊگهو آهي، ڇا پيداوار جي ڪارڪردگي کي بهتر ڪرڻ لاء وڌيڪ مناسب درجه حرارت يا حالت آهي، وڌيڪ تحقيق ۽ بحث جي ضرورت آهي). مواد جي Ft-ir نتيجن کان اڳ ۽ بعد ۾ ختم ٿيڻ کان پوء پڻ ظاهر ڪيو ويو آهي ته مضبوط اليڪٽرولائٽ مداخلت جي عمل سان مداخلت نه ڪئي. Adhesive فلم deprotection کان اڳ ۽ بعد ۾ Adhesive سان ٺهيل هئي، ۽ نتيجو اهو ظاهر ٿيو ته deprotection کان پوءِ چپڪندڙ کي فلوئڊ ڪليڪٽر سان وڌيڪ مضبوط آسنجن هو. بائنڊر ۽ اليڪٽرولائيٽ جي مطابقت کي جانچڻ لاءِ اڳ ۽ ختم ٿيڻ کان پوءِ، XRD ۽ رامان تجزيا ڪيا ويا، ۽ نتيجن مان ظاهر ٿيو ته LPSCl سولڊ اليڪٽرولائٽ ٽيسٽ ٿيل بائنڈر سان سٺي مطابقت هئي.

اڳيون، هڪ تمام سولڊ اسٽيٽ بيٽري ٺاهيو ۽ ڏسو ته اهو ڪيئن ڪم ڪري ٿو. NCM711 74.5%/ LPSCL21.5% /SP2%/ binder 2% استعمال ڪندي، قطب شيٽ جي اسٽريپنگ طاقت ڏيکاري ٿي ته اسٽريپنگ جي طاقت سڀ کان وڏي آهي جڏهن بائنڊر tBA-B-BR استعمال ڪيو ويندو آهي (جيئن تصوير 1 ۾ ڏيکاريل آهي). ان کان علاوه، ڇڪڻ جو وقت پڻ ڇڪڻ واري طاقت تي اثر پوي ٿو. خراب ٿيل TBA اليڪٽرروڊ شيٽ خراب ۽ ڀڃڻ ۾ آسان آهي، تنهنڪري بيٽري جي ڪارڪردگي کي جانچڻ لاءِ TBA-B-BR سٺي لچڪدار ۽ اعلي طاقت سان گڏ بنيادي بائنڈر طور چونڊيو ويو آهي.

شڪل 1. مختلف binders سان مضبوط مضبوط

بائنڊر خود آئنڪ موصل آهي. ionic conductivity تي بائنڈر جي اضافي جي اثر جو مطالعو ڪرڻ لاء، تجربا جا ٻه گروپ ڪيا ويا، هڪ گروپ جنهن ۾ 97.5٪ اليڪٽرولائٽ + 2.5٪ بائنڈر ۽ ٻيو گروپ جنهن ۾ ڪو به بائنڈر ناهي. اهو معلوم ٿيو ته بائنڊر کان سواءِ آئنڪ چالکائي 4.8 × 10-3 SCM-1 هئي، ۽ بائنڈر سان چالکائي پڻ 10-3 آرڊر جي شدت هئي. TBA-B-BR جي اليڪٽرڪ ڪيميڪل استحڪام سي وي ٽيسٽ ذريعي ثابت ڪيو ويو.

ٽي

اڌ بيٽري ۽ مڪمل بيٽري ڪارڪردگي

ڪيترائي تقابلي تجربا ڏيکارين ٿا ته غير محفوظ ٿيل باندر کي بهتر آسنجن آهي ۽ ليتيم آئنز جي لڏپلاڻ تي ڪو اثر ناهي. اليڪٽررو ڪيميڪل پراپرٽيز کي جانچڻ لاءِ مختلف بائنڊر جي ٺهيل اڌ سيل کي استعمال ڪندي، مختلف تجرباتي اڌ سيل کي ترتيب سان ملايو ويو بائنڈر سان مثبت، سولڊ اليڪٽرولائيٽ جو ڪو بائنڊر ۽ لي – سنگل فيڪٽر تجربن جي اليڪٽرروڊ ۾، بائنڈر سان نه ملايو ويو سولڊ اليڪٽرولائٽ ۾، ثابت ڪرڻ لاء ته انوڊ بائنڈر تي مختلف اثر. ان جي electrochemical ڪارڪردگي جا نتيجا هيٺ ڏنل شڪل ۾ ڏيکاريل آهن:

تصوير

مٿي ڏنل شڪل ۾: a. مختلف بائنرز جي اڌ سيل چڪر ڪارڪردگي آھي جڏھن مثبت مٿاڇري جي کثافت 8mg/cm2 آھي، ۽ B آھي مختلف بائنرز جي اڌ-سيل چڪر ڪارڪردگي آھي جڏھن مثبت سطح جي کثافت 16mg/cm2 آھي. مٿي ڏنل نتيجن مان اهو ڏسي سگهجي ٿو ته (خراب ٿيل) TBA-B-BR وٽ بيٽري جي چڪر جي ڪارڪردگي ٻين بائنڊرز جي ڀيٽ ۾ تمام گهڻي بهتر آهي، ۽ سائيڪل ڊراگرام جو مقابلو پيل طاقت واري ڊراگرام سان ڪيو ويو آهي، جنهن مان ظاهر ٿئي ٿو ته پولز جي مشيني خاصيتن کي ادا ڪيو ويو آهي. سائيڪل جي ڪارڪردگي جي ڪارڪردگي ۾ اهم ڪردار.

تصوير

کاٻي شڪل ڏيکاري ٿو EIS جو NCM711/ Li-IN اڌ سيل جي چڪر کان اڳ، ۽ ساڄي شڪل ڏيکاري ٿي اڌ سيل جو EIS بغير 0.1c جي چڪر کان سواءِ 50 هفتن لاءِ. اڌ سيل جو EIS استعمال ڪندي (خراب ٿيل) TBA-B-BR ۽ BR بائنڈر ترتيب سان. اهو هيٺ ڏنل EIS ڊراگرام مان نتيجو ڪڍي سگهجي ٿو:

1. ڪا ڳالهه ناهي ته ڪيتريون ئي سائيڪلون هجن، هر بيٽري جو اليڪٽرولائيٽ پرت RSE 10 ω cm2 آهي، جيڪو اليڪٽرولائيٽ LPSCl 2 جي موروثي حجم جي مزاحمت جي نمائندگي ڪري ٿو. چڪر جي دوران چارج جي منتقلي جي رڪاوٽ (RCT) وڌي وئي، پر RCT جي استعمال ۾ واڌارو. BR بائنر خاص طور تي ان کان وڌيڪ هو tBA-B-BR بائنر استعمال ڪندي. اهو ڏسي سگهجي ٿو ته BR بائنڈر استعمال ڪندي فعال مادو جي وچ ۾ تعلق تمام مضبوط نه هو، ۽ چڪر ۾ لوزنگ هئي.

تصوير

SEM مختلف رياستن ۾ قطب سلائسن جي ڪراس سيڪشن کي ڏسڻ لاء استعمال ڪيو ويو، ۽ نتيجا مٿي ڏنل شڪل ۾ ڏيکاريا ويا آهن: a. گردش کان اڳ Tba-b-br (deprotection)؛ B. گردش کان اڳ BR؛ C. TBA-B-BR 25 هفتن کان پوءِ (deprotection); D. 25 هفتن کان پوءِ BR؛

سائيڪل کان اڳ سڀني اليڪٽروڊز کي فعال ذرڙن جي وچ ۾ ويجهي رابطي جو مشاهدو ڪري سگهجي ٿو، صرف ننڍڙا سوراخ ڏسي سگھن ٿا، پر 25 هفتن جي چڪر کان پوء، واضح تبديلي ڏسي سگهو ٿا، سي (ٽيڪ آف) ايسوسيئيٽس ۾ استعمال ٿيل – b – BR جي مثبت سرگرمي اڪثر ذرڙن جي يا ڪو به شگاف نه آهي، ۽ BR بائنڊر ذرڙن جي اليڪٽرروڊ سرگرمي کي استعمال ڪندي وچ ۾ تمام گهڻا شگاف آهن، جيئن ڊي جي پيلي علائقي ۾ ڏيکاريل آهي، ان کان علاوه، اليڪٽرولائٽ ۽ اين سي ايم ذرڙا وڌيڪ سنجيده طور تي الڳ ٿي ويا آهن، جيڪي بيٽري جو اهم سبب آهن. ڪارڪردگي جي گھٽتائي.

تصوير

آخرڪار، سڄي بيٽري جي ڪارڪردگي جي تصديق ڪئي وئي آهي. مثبت اليڪٽرروڊ NCM711 / منفي اليڪٽرروڊ گرافائٽ پهرين چڪر ۾ 153mAh/g تائين پهچي سگهي ٿو ۽ 85.5٪ 45 چڪر کان پوءِ برقرار رکي سگهي ٿو.

چار

هڪ مختصر خلاصو

نتيجي ۾، تمام سولڊ اسٽيٽ ليتيم بيٽرين ۾، فعال مادو جي وچ ۾ مضبوط رابطي، اعلي ميخانياتي ملڪيت ۽ انٽرفيس جي استحڪام اعلي اليڪٽرڪ ڪيميائي ڪارڪردگي حاصل ڪرڻ لاء سڀ کان اهم آهن.