සල්ෆර් මත පදනම් වූ සියලුම ඝණ තත්වයේ බැටරි වත්මන් ලිතියම්-අයන බැටරි වෙනුවට ඒවායේ ඉහළ ආරක්‍ෂිත කාර්ය සාධනය නිසා බලාපොරොත්තු වේ. කෙසේ වෙතත්, සියලුම ඝණ-රාජ්ය බැටරි පොහොර සැකසීමේ ක්රියාවලියේදී, ද්රාවණ, බන්ධක සහ සල්ෆයිඩ් ඉලෙක්ට්රෝලය අතර නොගැලපෙන ධ්රැවීයතාවන් පවතී, එබැවින් වර්තමානයේ මහා පරිමාණ නිෂ්පාදනයක් ලබා ගැනීමට ක්රමයක් නොමැත. වර්තමානය වන විට, සියලුම ඝන-තත්ත්ව බැටරි පිළිබඳ පර්යේෂණ ප්රධාන වශයෙන් රසායනාගාර පරිමාණයෙන් සිදු කරනු ලබන අතර, බැටරියේ පරිමාව සාපේක්ෂව කුඩා වේ. සියලුම ඝණ-ස්ථ බැටරියේ මහා පරිමාණ නිෂ්පාදනය තවමත් පවතින නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලිය දෙසට ය, එනම් ක්‍රියාකාරී ද්‍රව්‍යය පොහොර ලෙස සකස් කර පසුව ආලේප කර වියළා ගන්නා අතර එමඟින් අඩු පිරිවැයක් සහ ඉහළ කාර්යක්ෂමතාවයක් තිබිය හැකිය.

එක්

මුහුණ දුන් දුෂ්කරතා

එබැවින්, ද්රව ද්රාවණය සඳහා සුදුසු පොලිමර් බන්ධකයක් සහ ද්රාවණයක් සොයා ගැනීමට අපහසු වේ. අප දැනට භාවිතා කරන NMP වැනි ධ්‍රැවීය ද්‍රාවකවල බොහෝ සල්ෆර් පදනම් වූ ඝන විද්‍යුත් විච්ඡේදක ද්‍රාවණය කළ හැක. එබැවින් ද්‍රාවක තේරීම ද්‍රාවකයේ ධ්‍රැවීය නොවන හෝ සාපේක්ෂ දුර්වල ධ්‍රැවීයතාවට පමණක් පක්ෂග්‍රාහී විය හැකිය, එයින් අදහස් කරන්නේ බන්ධක තේරීම ද ඊට අනුරූපව පටු බවයි – බහු අවයවික ධ්‍රැවීය ක්‍රියාකාරී කණ්ඩායම් බොහොමයක් භාවිතා කළ නොහැක!

මෙය නරකම ගැටලුව නොවේ. ධ්‍රැවීයතාව අනුව, ද්‍රාවක සහ සල්ෆයිඩ් විද්‍යුත් විච්ඡේදක සමඟ සාපේක්ෂ වශයෙන් ගැළපෙන බන්ධක සමස්ථ සහ ක්‍රියාකාරී ද්‍රව්‍ය සහ විද්‍යුත් විච්ඡේදක අතර බන්ධනය අඩු කිරීමට හේතු වනු ඇත, එය නිසැකවම අතිශය ඉලෙක්ට්‍රෝඩ සම්බාධනය සහ වේගවත් ධාරිතාව ක්ෂය වීමට තුඩු දෙනු ඇත, එය බැටරි ක්‍රියාකාරිත්වයට අතිශයින් අහිතකර වේ.

ඉහත අවශ්‍යතා සපුරාලීම සඳහා, ප්‍රධාන ද්‍රව්‍ය තුන (බන්ධක, ද්‍රාවක, විද්‍යුත් විච්ඡේදක) තෝරා ගත හැක්කේ, para-(P) xylene, toluene, n-hexane, anisole වැනි ධ්‍රැවීය නොවන හෝ දුර්වල ධ්‍රැවීය ද්‍රාවක පමණි. ., අවශ්‍ය කාර්ය සාධනය සපුරාලීම සඳහා බියුටඩීන් රබර් (BR), ස්ටයිරීන් බියුටඩීන් රබර් (SBR), SEBS, පොලිවිවයිල් ක්ලෝරයිඩ් (PVC), නයිට්‍රයිල් රබර් (NBR), සිලිකොන් රබර් සහ එතිල් සෙලියුලෝස් වැනි දුර්වල ධ්‍රැවීය පොලිමර් බන්ධක භාවිතා කිරීම. .

දෙක

ස්ථානීය ධ්‍රැවීය – ධ්‍රැවීය නොවන පරිවර්තන යෝජනා ක්‍රමය

මෙම ලිපියෙහි, නව ආකාරයේ බන්ධකයක් හඳුන්වා දී ඇති අතර, ආරක්ෂණ-ඩි-ආරක්ෂිත රසායන විද්යාව මගින් යන්ත්රෝපකරණ අතරතුර ඉලෙක්ට්රෝඩයේ ධ්රැවීයතාව වෙනස් කළ හැකිය. මෙම බන්ධකයේ ධ්‍රැවීය ක්‍රියාකාරී කණ්ඩායම් ධ්‍රැවීය නොවන ටෙර්ට්-බියුටයිල් ක්‍රියාකාරී කණ්ඩායම් මගින් ආරක්ෂා කර ඇති අතර, ඉලෙක්ට්‍රෝඩ පේස්ට් සැකසීමේදී සල්ෆයිඩ් ඉලෙක්ට්‍රෝලය (මෙම අවස්ථාවේදී LPSCl) සමඟ බන්ධනය ගැලපිය හැකි බව සහතික කරයි. එවිට තාප පිරියම් කිරීම හරහා, එනම් ඉලෙක්ට්රෝඩයේ වියළන ක්රියාවලිය, පොලිමර් බන්ධකයේ tert-බියුටයිල් ක්රියාකාරී කණ්ඩායම තාප භේදය විය හැකි අතර, ආරක්ෂාවේ අරමුණ සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා, අවසානයේ ධ්රැවීය බන්ධනය ලබා ගන්න. රූපය A බලන්න.

පින්තුරය

BR (butadiene rubber) ඉලෙක්ට්‍රෝඩයේ යාන්ත්‍රික හා විද්‍යුත් රසායනික ගුණ සංසන්දනය කිරීමෙන් සල්ෆයිඩ් සියලුම ඝණ තත්වයේ බැටරිය සඳහා පොලිමර් බයින්ඩර් ලෙස තෝරා ගන්නා ලදී. සියලුම ඝණ තත්වයේ බැටරිවල යාන්ත්‍රික හා විද්‍යුත් රසායනික ගුණ වැඩි දියුණු කිරීමට අමතරව, මෙම පර්යේෂණය මගින් ඉලෙක්ට්‍රෝඩ සුදුසු සහ අපේක්ෂිත තත්වයේ තබා ගැනීම සඳහා වන ආරක්ෂණ-de-protection-රසායනික ප්‍රවේශයක් වන පොලිමර් බයින්ඩර් නිර්මාණය සඳහා නව ප්‍රවේශයක් විවෘත කරයි. ඉලෙක්ට්රෝඩ නිෂ්පාදනයේ විවිධ අදියර.

ඉන්පසුව, polytert-butylacrylate (TBA) සහ එහි වාරණ copolymer, polytert-butylacrylate – b-poly 1, 4-butadiene (TBA-B-BR), කාබොක්සිලික් අම්ල ක්‍රියාකාරී කණ්ඩායම් තාපගත කරන ලද T-බියුටයිල් කාණ්ඩයෙන් ආරක්ෂා කර ඇත. අත්හදා බැලීම. ඇත්ත වශයෙන්ම, TBA යනු PAA හි පූර්වගාමියා වන අතර එය වර්තමාන ලිතියම් අයන බැටරි වල බහුලව භාවිතා වේ, නමුත් එහි ධ්‍රැවීයතාව නොගැලපීම නිසා සල්ෆයිඩ් මත පදනම් වූ සම්පූර්ණ-ඝන ලිතියම් බැටරි වල භාවිතා කළ නොහැක. PAA හි ප්‍රබල ධ්‍රැවීයතාව සල්ෆයිඩ් විද්‍යුත් විච්ඡේදක සමඟ ප්‍රචණ්ඩ ලෙස ප්‍රතික්‍රියා කළ හැකි නමුත් ටී-බියුටයිල් හි ආරක්ෂිත කාබොක්සිලික් අම්ල ක්‍රියාකාරී කාණ්ඩය සමඟ, PAA හි ධ්‍රැවීයතාව අඩු කළ හැකි අතර, එය ධ්‍රැවීය නොවන හෝ දුර්වල ධ්‍රැවීය ද්‍රාවකවල දිය වීමට ඉඩ සලසයි. තාප පිරියම් කිරීමෙන් පසුව, ටී-බියුටයිල් එස්ටර කාණ්ඩයේ අයිසොබුටීන් මුදා හැරීමට දිරාපත් වන අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස කාබොක්සිලික් අම්ලය සෑදෙයි, රූපය B හි පෙන්වා ඇත. ආරක්ෂිත පොලිමර් දෙකේ නිෂ්පාදන (ආරක්ෂිත) TBA සහ (ආරක්ෂිත) TBA- මගින් නිරූපණය කෙරේ. B-BR

පින්තුරය

අවසාන වශයෙන්, paA-වැනි බන්ධනයට NCM සමඟ හොඳින් සම්බන්ධ විය හැකි අතර, සම්පූර්ණ ක්‍රියාවලිය ස්ථානගතව සිදු වේ. සියලුම ඝණ තත්වයේ ලිතියම් බැටරියක ස්ථානීය ධ්‍රැවීයතා පරිවර්තන යෝජනා ක්‍රමයක් භාවිතා කළ පළමු අවස්ථාව මෙය බව වටහාගෙන ඇත.

තාප පිරියම් කිරීමේ උෂ්ණත්වය සම්බන්ධයෙන් ගත් කල, 120℃ හි පැහැදිලි ස්කන්ධ අලාභයක් නිරීක්ෂණය නොකළ අතර, බියුටයිල් කාණ්ඩයේ අනුරූප ස්කන්ධය පැය 15 කට පසු 160 ° දී අහිමි විය. මෙයින් ඇඟවෙන්නේ බියුටයිල් ඉවත් කළ හැකි නිශ්චිත උෂ්ණත්වයක් ඇති බවයි (සැබෑ නිෂ්පාදනයේ දී, මෙම උෂ්ණත්ව කාලය දිගු වේ, නිෂ්පාදන කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා වඩාත් සුදුසු උෂ්ණත්වයක් තිබේද හෝ කොන්දේසියක් තිබේද යන්න වැඩිදුර පර්යේෂණ හා සාකච්ඡා අවශ්ය වේ). deprotection කිරීමට පෙර සහ පසු ද්‍රව්‍යවල Ft-ir ප්‍රතිඵල ද පෙන්නුම් කළේ ඝන ඉලෙක්ට්‍රෝලය ක්ෂය වීමේ ක්‍රියාවලියට බාධාවක් නොවන බවයි. ඇලවුම් පටලය ඉවත් කිරීමට පෙර සහ පසු මැලියම් සමඟ සාදන ලද අතර, ප්රතිඵලය පෙන්නුම් කළේ ඉවත් කිරීමෙන් පසු මැලියම් ද්රව එකතු කරන්නා සමඟ වඩා ශක්තිමත් ඇලවීමක් ඇති බවයි. බන්ධකයේ සහ ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් වල ගැළපුම පරීක්ෂා කිරීම සඳහා, ක්ෂය වීමට පෙර සහ පසු, XRD සහ රමන් විශ්ලේෂණය සිදු කරන ලද අතර, ප්‍රතිඵලවලින් පෙන්නුම් කළේ LPSCl ඝන ඉලෙක්ට්‍රෝලය පරීක්ෂා කරන ලද බයින්ඩරය සමඟ හොඳ අනුකූලතාවයක් ඇති බවයි.

මීළඟට, සම්පූර්ණ-ඝන තත්වයේ බැටරියක් සාදා එය ක්‍රියා කරන ආකාරය බලන්න. NCM711 74.5%/ LPSCL21.5% /SP2%/ binder 2% භාවිතා කරමින්, ධ්‍රැව පත්‍රයේ ඉරීම ප්‍රබලතාවය පෙන්නුම් කරන්නේ tBA-B-BR බඳින විට (රූපය 1 හි පෙන්වා ඇති පරිදි) ඉවත් කිරීමේ ශක්තිය විශාලතම බවයි. මේ අතර, ඉවත් කිරීමේ කාලය ද ඉවත් කිරීමේ ශක්තියට බලපායි. ඉවත් කරන ලද TBA ඉලෙක්ට්‍රෝඩ පත්‍රය බිඳෙනසුලු වන අතර කැඩීමට පහසු වේ, එබැවින් බැටරි ක්‍රියාකාරිත්වය පරීක්ෂා කිරීම සඳහා ප්‍රධාන බන්ධනය ලෙස හොඳ නම්‍යශීලී සහ ඉහළ පීල් ශක්තියක් සහිත TBA-B-BR තෝරා ගනු ලැබේ.

රූපය 1. විවිධ බන්ධන සහිත පීල් ශක්තිය

බයින්ඩරයම අයනික පරිවාරක වේ. අයනික සන්නායකතාවය මත බන්ධක එකතු කිරීමේ බලපෑම අධ්‍යයනය කිරීම සඳහා, පර්යේෂණ කණ්ඩායම් දෙකක් සිදු කරන ලදී, එක් කණ්ඩායමක් 97.5% ඉලෙක්ට්‍රෝලය + 2.5% බන්ධකයක් අඩංගු වන අතර අනෙක් කණ්ඩායම බන්ධකයක් නොමැත. බන්ධකයකින් තොරව අයනික සන්නායකතාවය 4.8×10-3 SCM-1 වන අතර, බන්ධක සමඟ සන්නායකතාවය විශාලත්වයේ 10-3 අනුපිළිවෙලක් බව සොයා ගන්නා ලදී. TBA-B-BR හි විද්‍යුත් රසායනික ස්ථායීතාවය CV පරීක්ෂණයෙන් ඔප්පු විය.

තුන්

අර්ධ බැටරි සහ සම්පූර්ණ බැටරි කාර්ය සාධනය

බොහෝ සංසන්දනාත්මක පරීක්ෂණවලින් පෙන්නුම් කරන්නේ deprotected binder වඩා හොඳ ඇලීමක් ඇති අතර ලිතියම් අයන සංක්රමණයට කිසිදු බලපෑමක් නොමැති බවයි. විද්‍යුත් රසායනික ගුණ පරීක්‍ෂා කිරීම සඳහා විවිධ බන්ධක සාදන ලද අර්ධ සෛල භාවිතා කිරීම, විවිධ පර්යේෂණාත්මක අර්ධ සෛල පිළිවෙළින් ධනාත්මක බන්ධනය සමඟ මිශ්‍ර කිරීම, ඝන ඉලෙක්ට්‍රෝලය බන්ධකයක් නොමැත සහ Li – තනි සාධක අත්හදා බැලීම්වල ඉලෙක්ට්‍රෝඩය තුළ, බන්ධන සමඟ මිශ්‍ර නොකළ ඝන ඉලෙක්ට්‍රෝලය තුළ, ඇනෝඩ බන්ධකයට විවිධ බලපෑම් ඇති බව ඔප්පු කිරීමට. එහි විද්‍යුත් රසායනික කාර්ය සාධන ප්‍රතිඵල පහත රූපයේ දැක්වේ.

පින්තුරය

ඉහත රූපයේ: a. ධනාත්මක පෘෂ්ඨයේ ඝනත්වය 8mg/cm2 වන විට විවිධ බන්ධකවල අර්ධ-සෛල චක්‍රීය ක්‍රියාකාරිත්වය වන අතර B යනු ධනාත්මක පෘෂ්ඨයේ ඝනත්වය 16mg/cm2 වන විට විවිධ බන්ධකවල අර්ධ-සෛල චක්‍රීය ක්‍රියාකාරිත්වය වේ. ඉහත ප්‍රතිඵල වලින් (ආරක්ෂිත) TBA-B-BR අනෙකුත් බයින්ඩර් වලට වඩා සැලකිය යුතු තරම් හොඳ බැටරි චක්‍ර ක්‍රියාකාරිත්වයක් ඇති බව දැක ගත හැකි අතර, චක්‍ර රූප සටහන පීල් ශක්ති ප්‍රස්ථාරය සමඟ සංසන්දනය කර ඇති අතර, එයින් පෙන්නුම් කරන්නේ ධ්‍රැවවල යාන්ත්‍රික ගුණාංග වාදනය කරන බවයි. චක්‍ර ක්‍රියාකාරිත්වයේ ක්‍රියාකාරිත්වයේ වැදගත් කාර්යභාරය.

පින්තුරය

වම් රූපයේ දැක්වෙන්නේ චක්‍රයට පෙර NCM711/ Li-IN අර්ධ සෛලයේ EIS, සහ දකුණු රූපය සති 0.1ක් සඳහා 50c චක්‍රය නොමැතිව අර්ධ සෛලයක EIS පෙන්වයි. පිළිවෙළින් TBA-B-BR සහ BR බයින්ඩර් භාවිතා කරන (ආරක්ෂිත) අර්ධ සෛලයේ EIS. එය EIS රූප සටහනෙන් පහත පරිදි නිගමනය කළ හැක.

1. චක්‍ර කීයක් තිබුණත්, එක් එක් බැටරියේ විද්‍යුත් විච්ඡේදක ස්ථරය RSE 10 ω cm2 පමණ වේ, එය ඉලෙක්ට්‍රෝලය LPSCl හි ආවේණික පරිමා ප්‍රතිරෝධය නියෝජනය කරයි 2. චක්‍රය තුළ ආරෝපණ හුවමාරු සම්බාධනය (RCT) වැඩි වූ නමුත් RCT භාවිතා කිරීම වැඩි වීම BR බයින්ඩරය tBA-B-BR බයින්ඩරය භාවිතා කරනවාට වඩා සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි විය. BR binder භාවිතා කරන සක්‍රීය ද්‍රව්‍ය අතර බන්ධනය ඉතා ප්‍රබල නොවූ අතර, චක්‍රයේ ලිහිල් වීමක් සිදු වූ බව දැකිය හැකිය.

පින්තුරය

විවිධ ප්‍රාන්තවල ධ්‍රැව පෙතිවල හරස්කඩ නිරීක්ෂණය කිරීමට SEM භාවිතා කරන ලද අතර, ප්‍රතිඵල ඉහත රූපයේ දැක්වේ: a. Tba-b-br සංසරණයට පෙර (deprotection); B. සංසරණයට පෙර BR; C. සති 25 කට පසු TBA-B-BR (අවහිර කිරීම); D. සති 25 කට පසු BR;

සියලුම ඉලෙක්ට්‍රෝඩ වලට පෙර චක්‍රය සක්‍රීය අංශු අතර සමීපව සම්බන්ධ වීම නිරීක්ෂණය කළ හැක, කුඩා සිදුරු පමණක් දැකිය හැක, නමුත් සති 25 ක චක්‍රයෙන් පසු, c (ටක්ඕෆ්) ආශ්‍රිත – b – BR බොහෝ අංශුවල ධනාත්මක ක්‍රියාකාරිත්වයේ භාවිතා වන පැහැදිලි වෙනසක් දැකිය හැකිය. හෝ ඉරිතැලීම් නොමැති අතර, BR binder අංශු වල ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ක්‍රියාකාරීත්වය භාවිතා කර මධ්‍යයේ ඉරිතැලීම් විශාල ප්‍රමාණයක් ඇත, D හි කහ ප්‍රදේශයේ පෙන්වා ඇති පරිදි, ඊට අමතරව, ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් සහ NCM අංශු වඩාත් බරපතල ලෙස වෙන් කරනු ලැබේ, ඒවා බැටරියට වැදගත් හේතු වේ. කාර්ය සාධනය දුර්වල වීම.

පින්තුරය

අවසාන වශයෙන්, සම්පූර්ණ බැටරියේ ක්රියාකාරිත්වය තහවුරු කර ඇත. ධන ඉලෙක්ට්‍රෝඩ NCM711/ සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ග්‍රැෆයිට් පළමු චක්‍රයේ 153mAh/g වෙත ළඟා විය හැකි අතර චක්‍ර 85.5කට පසුව 45%ක් පවත්වා ගත හැක.

සිව්

කෙටි සාරාංශයක්

අවසාන වශයෙන්, සියලුම ඝණ තත්වයේ ලිතියම් බැටරිවල, ක්‍රියාකාරී ද්‍රව්‍ය අතර ඝන සම්බන්ධතා, ඉහළ යාන්ත්‍රික ගුණ සහ අතුරු මුහුණත් ස්ථායීතාවය ඉහළ විද්‍යුත් රසායනික ක්‍රියාකාරිත්වයක් ලබා ගැනීම සඳහා වඩාත් වැදගත් වේ.