சல்பர் அடிப்படையிலான அனைத்து திட-நிலை பேட்டரிகள் தற்போதைய லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளை அவற்றின் சிறந்த பாதுகாப்பு செயல்திறன் காரணமாக மாற்றும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. இருப்பினும், அனைத்து-திட-நிலை பேட்டரி குழம்பு தயாரிப்பு செயல்பாட்டில், கரைப்பான், பைண்டர் மற்றும் சல்பைட் எலக்ட்ரோலைட்டுகளுக்கு இடையே பொருந்தாத துருவமுனைப்புகள் உள்ளன, எனவே தற்போது பெரிய அளவிலான உற்பத்தியை அடைய வழி இல்லை. தற்போது, ​​அனைத்து திட-நிலை பேட்டரி பற்றிய ஆராய்ச்சி முக்கியமாக ஆய்வக அளவில் மேற்கொள்ளப்படுகிறது, மேலும் பேட்டரியின் அளவு ஒப்பீட்டளவில் சிறியதாக உள்ளது. ஆல்-சாலிட்-ஸ்டேட் பேட்டரியின் பெரிய அளவிலான உற்பத்தி இன்னும் தற்போதுள்ள உற்பத்தி செயல்முறையை நோக்கியே உள்ளது, அதாவது, செயலில் உள்ள பொருள் குழம்பாக தயாரிக்கப்பட்டு, பின்னர் பூசப்பட்டு உலர்த்தப்படுகிறது, இது குறைந்த விலை மற்றும் அதிக செயல்திறனைக் கொண்டிருக்கும்.

ஒரு

சந்தித்த சிரமங்கள்

எனவே, திரவக் கரைசலை ஆதரிக்க பொருத்தமான பாலிமர் பைண்டர் மற்றும் கரைப்பான் கண்டுபிடிக்க கடினமாக உள்ளது. பெரும்பாலான கந்தக அடிப்படையிலான திட எலக்ட்ரோலைட்டுகள் நாம் தற்போது பயன்படுத்தும் NMP போன்ற துருவ கரைப்பான்களில் கரைக்கப்படலாம். எனவே கரைப்பானைத் தேர்ந்தெடுப்பது கரைப்பானின் துருவமற்ற அல்லது ஒப்பீட்டளவில் பலவீனமான துருவமுனைப்புக்கு மட்டுமே சார்புடையதாக இருக்க முடியும், அதாவது பைண்டரின் தேர்வும் அதற்கேற்ப குறுகலானது – பாலிமரின் பெரும்பாலான துருவ செயல்பாட்டுக் குழுக்களைப் பயன்படுத்த முடியாது!

இது மோசமான பிரச்சனை அல்ல. துருவமுனைப்பைப் பொறுத்தவரை, கரைப்பான்கள் மற்றும் சல்பைட் எலக்ட்ரோலைட்டுகளுடன் ஒப்பீட்டளவில் இணக்கமான பைண்டர்கள், மொத்த மற்றும் செயலில் உள்ள பொருட்கள் மற்றும் எலக்ட்ரோலைட்டுகளுக்கு இடையேயான பிணைப்பைக் குறைக்கும், இது சந்தேகத்திற்கு இடமின்றி தீவிர மின்முனை மின்மறுப்பு மற்றும் வேகமான திறன் சிதைவுக்கு வழிவகுக்கும், இது பேட்டரி செயல்திறனுக்கு மிகவும் தீங்கு விளைவிக்கும்.

மேலே உள்ள தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்வதற்காக, மூன்று முக்கிய பொருட்களை (பைண்டர், கரைப்பான், எலக்ட்ரோலைட்) தேர்ந்தெடுக்கலாம், துருவமற்ற அல்லது பலவீனமான துருவ கரைப்பான்களான பாரா-(பி) சைலீன், டோலுயீன், என்-ஹெக்ஸேன், அனிசோல் போன்றவை. ., பலவீனமான துருவ பாலிமர் பைண்டரைப் பயன்படுத்துதல், பியூடடீன் ரப்பர் (பிஆர்), ஸ்டைரீன் பியூடடீன் ரப்பர் (எஸ்பிஆர்), எஸ்இபிஎஸ், பாலிவினைல் குளோரைடு (பிவிசி), நைட்ரைல் ரப்பர் (என்பிஆர்), சிலிகான் ரப்பர் மற்றும் எத்தில் செல்லுலோஸ் போன்றவை. .

இரண்டு

சிட்டு துருவ – துருவமற்ற மாற்றத் திட்டம்

இந்தத் தாளில், ஒரு புதிய வகை பைண்டர் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டுள்ளது, இது பாதுகாப்பு-டி-பாதுகாப்பு வேதியியல் மூலம் எந்திரத்தின் போது மின்முனையின் துருவமுனைப்பை மாற்றும். இந்த பைண்டரின் துருவ செயல்பாட்டுக் குழுக்கள் துருவமில்லாத டெர்ட்-பியூட்டில் செயல்பாட்டுக் குழுக்களால் பாதுகாக்கப்படுகின்றன, எலக்ட்ரோடு பேஸ்ட்டைத் தயாரிக்கும் போது பைண்டரை சல்பைட் எலக்ட்ரோலைட்டுடன் (இந்த வழக்கில் LPSCl) பொருத்த முடியும் என்பதை உறுதி செய்கிறது. பின்னர் வெப்ப சிகிச்சை மூலம், அதாவது மின்முனையின் உலர்த்தும் செயல்முறை, பாலிமர் பைண்டரின் டெர்ட்-பியூட்டில் செயல்பாட்டுக் குழு வெப்பப் பிளவு, பாதுகாப்பின் நோக்கத்தை அடைய, இறுதியாக துருவ பைண்டரைப் பெறலாம். படம் ஏ பார்க்கவும்.

படம்

மின்முனையின் இயந்திர மற்றும் மின்வேதியியல் பண்புகளை ஒப்பிடுவதன் மூலம் சல்பைட் ஆல்-சாலிட்-ஸ்டேட் பேட்டரிக்கான பாலிமர் பைண்டராக BR (பியூடடீன் ரப்பர்) தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது. அனைத்து திட-நிலை பேட்டரிகளின் இயந்திர மற்றும் மின்வேதியியல் பண்புகளை மேம்படுத்துவதோடு, இந்த ஆராய்ச்சி பாலிமர் பைண்டர் வடிவமைப்பிற்கு ஒரு புதிய அணுகுமுறையைத் திறக்கிறது, இது மின்முனைகளை பொருத்தமான மற்றும் விரும்பிய நிலையில் வைத்திருக்க ஒரு பாதுகாப்பு-டி-பாதுகாப்பு-வேதியியல் அணுகுமுறையாகும். மின்முனை உற்பத்தியின் வெவ்வேறு நிலைகள்.

பின்னர், பாலிடெர்ட்-பியூட்டிலாக்ரிலேட் (டிபிஏ) மற்றும் அதன் தொகுதி கோபாலிமர், பாலிடெர்ட்-பியூட்டிலாக்ரிலேட் – பி-பாலி 1, 4-பியூட்டாடீன் (டிபிஏ-பி-பிஆர்), அதன் கார்பாக்சிலிக் அமில செயல்பாட்டுக் குழுக்கள் தெர்மோலைஸ் செய்யப்பட்ட டி-பியூட்டில் குழுவால் பாதுகாக்கப்படுகின்றன. சோதனை. உண்மையில், TBA என்பது PAA இன் முன்னோடியாகும், இது பொதுவாக தற்போதைய லித்தியம் அயன் பேட்டரிகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, ஆனால் சல்பைட் அடிப்படையிலான அனைத்து-திட லித்தியம் பேட்டரிகளில் அதன் துருவப் பொருத்தமின்மை காரணமாக பயன்படுத்த முடியாது. PAA இன் வலுவான துருவமுனைப்பு சல்பைட் எலக்ட்ரோலைட்டுகளுடன் வன்முறையாக வினைபுரியும், ஆனால் டி-பியூட்டிலின் பாதுகாப்பு கார்பாக்சிலிக் அமில செயல்பாட்டுக் குழுவுடன், PAA இன் துருவமுனைப்பு குறைக்கப்படலாம், இது துருவமற்ற அல்லது பலவீனமான துருவ கரைப்பான்களில் கரைக்க அனுமதிக்கிறது. வெப்ப சிகிச்சைக்குப் பிறகு, டி-பியூட்டில் எஸ்டர் குழுவானது ஐசோபுடீனை வெளியிட சிதைக்கப்படுகிறது, இதன் விளைவாக கார்பாக்சிலிக் அமிலம் உருவாகிறது, படம் B இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. பாதுகாக்கப்பட்ட இரண்டு பாலிமர்களின் தயாரிப்புகள் (பாதுகாக்கப்பட்ட) TBA மற்றும் (பாதுகாக்கப்பட்ட) TBA-ஆல் குறிப்பிடப்படுகின்றன. பி-பிஆர்.

படம்

இறுதியாக, paA-போன்ற பைண்டர் NCM உடன் நன்றாகப் பிணைக்க முடியும், அதே நேரத்தில் முழு செயல்முறையும் சிட்டுவில் நடைபெறுகிறது. ஆல்-சாலிட்-ஸ்டேட் லித்தியம் பேட்டரியில் இன் சிட்டு போலாரிட்டி கன்வெர்ஷன் ஸ்கீம் பயன்படுத்தப்படுவது இதுவே முதல் முறை என்பது புரிந்து கொள்ளப்படுகிறது.

வெப்ப சிகிச்சையின் வெப்பநிலையைப் பொறுத்தவரை, 120℃ இல் வெளிப்படையான வெகுஜன இழப்பு காணப்படவில்லை, அதே சமயம் பியூட்டில் குழுவின் தொடர்புடைய நிறை 15 மணிநேரத்திற்குப் பிறகு 160 ° இல் இழக்கப்பட்டது. ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் பியூட்டிலை அகற்ற முடியும் என்பதை இது குறிக்கிறது (உண்மையான உற்பத்தியில், இந்த வெப்பநிலை நேரம் மிக நீண்டது, உற்பத்தித் திறனை மேம்படுத்துவதற்கு மிகவும் பொருத்தமான வெப்பநிலை அல்லது நிபந்தனை உள்ளதா என்பது கூடுதல் ஆராய்ச்சி மற்றும் விவாதம் தேவை). எஃப்டி-ஐஆர் முடிவுகளுக்கு முன்னும் பின்னும் உள்ள பொருட்களின் முடிவுகள் திடமான எலக்ட்ரோலைட் சிதைவு செயல்பாட்டில் தலையிடவில்லை என்பதைக் காட்டுகிறது. பிசின் படம் அகற்றப்படுவதற்கு முன்னும் பின்னும் பிசின் மூலம் தயாரிக்கப்பட்டது, இதன் விளைவாக நீக்கப்பட்ட பிசின் திரவ சேகரிப்பாளருடன் வலுவான ஒட்டுதலைக் கொண்டிருந்தது. நீக்குவதற்கு முன்னும் பின்னும் பைண்டர் மற்றும் எலக்ட்ரோலைட்டின் இணக்கத்தன்மையை சோதிக்க, XRD மற்றும் ராமன் பகுப்பாய்வு மேற்கொள்ளப்பட்டது, மேலும் LPSCl திட எலக்ட்ரோலைட் சோதனை செய்யப்பட்ட பைண்டருடன் நல்ல பொருந்தக்கூடிய தன்மையைக் கொண்டிருந்தது.

அடுத்து, ஒரு திட-நிலை பேட்டரியை உருவாக்கி, அது எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதைப் பார்க்கவும். NCM711 74.5%/ LPSCL21.5% /SP2%/ பைண்டர் 2% ஐப் பயன்படுத்தி, பைண்டர் tBA-B-BR ஐப் பயன்படுத்தும்போது (படம் 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி) அகற்றும் வலிமை மிகப்பெரியது என்பதை துருவத் தாளின் அகற்றும் வலிமை காட்டுகிறது. இதற்கிடையில், அகற்றும் நேரம் அகற்றும் வலிமையிலும் தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது. பாதுகாக்கப்பட்ட TBA மின்முனைத் தாள் உடையக்கூடியது மற்றும் எளிதில் உடையக்கூடியது, எனவே TBA-B-BR நல்ல நெகிழ்வுத்தன்மை மற்றும் அதிக பீல் வலிமை கொண்ட பேட்டரி செயல்திறனைச் சோதிக்க முக்கிய பைண்டராகத் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது.

படம் 1. வெவ்வேறு பைண்டர்களுடன் பீல் வலிமை

பைண்டரே அயனி இன்சுலேடிங் ஆகும். அயனி கடத்துத்திறனில் பைண்டரைச் சேர்ப்பதன் விளைவை ஆய்வு செய்வதற்காக, இரண்டு குழுக்களின் சோதனைகள் நடத்தப்பட்டன, ஒரு குழுவில் 97.5% எலக்ட்ரோலைட் +2.5% பைண்டர் மற்றும் மற்ற குழுவில் பைண்டர் இல்லை. பைண்டர் இல்லாத அயனி கடத்துத்திறன் 4.8×10-3 SCM-1 என்றும், பைண்டருடனான கடத்துத்திறன் அளவு 10-3 வரிசை என்றும் கண்டறியப்பட்டது. TBA-B-BR இன் மின்வேதியியல் நிலைத்தன்மை CV சோதனை மூலம் நிரூபிக்கப்பட்டது.

மூன்று

அரை பேட்டரி மற்றும் முழு பேட்டரி செயல்திறன்

பல ஒப்பீட்டு சோதனைகள், பாதுகாக்கப்பட்ட பைண்டர் சிறந்த ஒட்டுதல் மற்றும் லித்தியம் அயனிகளின் இடம்பெயர்வில் எந்த விளைவையும் கொண்டிருக்கவில்லை என்பதைக் காட்டுகிறது. மின்வேதியியல் பண்புகளைச் சோதிக்க வெவ்வேறு பைண்டர் செய்யப்பட்ட அரைக் கலத்தைப் பயன்படுத்தி, நேர்மறை பைண்டருடன் கலந்து, திட எலக்ட்ரோலைட்டின் பைண்டர் இல்லை மற்றும் லி – ஒற்றை காரணி சோதனைகளின் மின்முனையில், பைண்டருடன் கலக்காமல், திட எலக்ட்ரோலைட்டில், அனோட் பைண்டரில் வெவ்வேறு செல்வாக்கு என்பதை நிரூபிக்க. அதன் மின்வேதியியல் செயல்திறன் முடிவுகள் கீழே உள்ள படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளன:

படம்

மேலே உள்ள படத்தில்: ஏ. நேர்மறை மேற்பரப்பின் அடர்த்தி 8mg/cm2 ஆக இருக்கும் போது வெவ்வேறு பைண்டர்களின் அரை-செல் சுழற்சி செயல்திறன் மற்றும் B என்பது நேர்மறை மேற்பரப்பின் அடர்த்தி 16mg/cm2 ஆக இருக்கும் போது வெவ்வேறு பைண்டர்களின் அரை-செல் சுழற்சி செயல்திறன் ஆகும். மற்ற பைண்டர்களைக் காட்டிலும் (பாதுகாக்கப்பட்ட) TBA-B-BR பேட்டரி சுழற்சியின் செயல்திறன் சிறப்பாக உள்ளது என்பதை மேலே உள்ள முடிவுகளிலிருந்து காணலாம், மேலும் சுழற்சி வரைபடம் தோலுரிக்கும் வலிமை வரைபடத்துடன் ஒப்பிடப்படுகிறது, இது துருவங்களின் இயந்திர பண்புகள் விளையாடுவதைக் காட்டுகிறது. சுழற்சி செயல்திறன் செயல்திறனில் முக்கிய பங்கு.

படம்

இடது படம் சுழற்சிக்கு முன் NCM711/ Li-IN அரை கலத்தின் EIS ஐக் காட்டுகிறது, மேலும் வலது படம் 0.1 வாரங்களுக்கு 50c சுழற்சி இல்லாமல் அரை கலத்தின் EIS ஐக் காட்டுகிறது. முறையே TBA-B-BR மற்றும் BR பைண்டரைப் பயன்படுத்தும் (பாதுகாக்கப்பட்ட) அரை கலத்தின் EIS. இதை EIS வரைபடத்திலிருந்து பின்வருமாறு முடிக்கலாம்:

1. எத்தனை சுழற்சிகள் இருந்தாலும், ஒவ்வொரு பேட்டரியின் எலக்ட்ரோலைட் லேயர் RSE சுமார் 10 ω cm2 ஆகும், இது எலக்ட்ரோலைட் LPSCl இன் உள்ளார்ந்த தொகுதி எதிர்ப்பைக் குறிக்கிறது 2. சுழற்சியின் போது சார்ஜ் பரிமாற்ற மின்மறுப்பு (RCT) அதிகரித்தது, ஆனால் RCT இன் அதிகரிப்பு tBA-B-BR பைண்டரைப் பயன்படுத்துவதை விட BR பைண்டர் கணிசமாக அதிகமாக இருந்தது. பிஆர் பைண்டரைப் பயன்படுத்தி செயலில் உள்ள பொருட்களுக்கு இடையேயான பிணைப்பு மிகவும் வலுவாக இல்லை என்பதையும், சுழற்சியில் தளர்வு இருப்பதையும் காணலாம்.

படம்

வெவ்வேறு மாநிலங்களில் உள்ள துருவ துண்டுகளின் குறுக்குவெட்டைக் கவனிக்க SEM பயன்படுத்தப்பட்டது, மேலும் முடிவுகள் மேலே உள்ள படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளன: a. Tba-b-br புழக்கத்திற்கு முன் (பாதுகாப்பு); B. புழக்கத்திற்கு முன் BR; C. TBA-B-BR 25 வாரங்களுக்குப் பிறகு (பாதுகாப்பு); D. 25 வாரங்களுக்கு பிறகு BR;

அனைத்து மின்முனைகளும் செயலில் உள்ள துகள்களுக்கு இடையே நெருங்கிய தொடர்பைக் காணும் முன் சுழற்சி, சிறிய துளைகளை மட்டுமே காண முடியும், ஆனால் 25 வார சுழற்சிக்குப் பிறகு, சி (டேக் ஆஃப்) அசோசியேட்களில் பயன்படுத்தப்படும் வெளிப்படையான மாற்றத்தைக் காணலாம் – பி – பிஆர் பெரும்பாலான துகள்களின் நேர்மறையான செயல்பாடு. அல்லது பிளவுகள் இல்லை, மற்றும் BR பைண்டர் துகள்களின் எலக்ட்ரோடு செயல்பாட்டைப் பயன்படுத்தி நடுவில் நிறைய விரிசல்கள் உள்ளன, D இன் மஞ்சள் பகுதியில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, கூடுதலாக, எலக்ட்ரோலைட் மற்றும் NCM துகள்கள் மிகவும் தீவிரமாக பிரிக்கப்படுகின்றன, இது பேட்டரிக்கான முக்கிய காரணங்களாகும். செயல்திறன் குறைதல்.

படம்

இறுதியாக, முழு பேட்டரியின் செயல்திறன் சரிபார்க்கப்பட்டது. நேர்மறை மின்முனை NCM711/ எதிர்மறை மின்முனை கிராஃபைட் முதல் சுழற்சியில் 153mAh/g ஐ அடையலாம் மற்றும் 85.5 சுழற்சிகளுக்குப் பிறகு 45% பராமரிக்கலாம்.

நான்கு

ஒரு சுருக்கமான சுருக்கம்

முடிவில், அனைத்து திட-நிலை லித்தியம் பேட்டரிகளில், செயலில் உள்ள பொருட்களுக்கு இடையேயான திடமான தொடர்பு, உயர் இயந்திர பண்புகள் மற்றும் இடைமுக நிலைத்தன்மை ஆகியவை உயர் மின்வேதியியல் செயல்திறனைப் பெறுவதற்கு மிக முக்கியமானவை.