1 / 8

Основные способы повышения безопасности ЛИА

Основные способы повышения безопасности ЛИА. 2.4 Пути повышения безопасности материала анода Формирование защитных пленок с повышенной термостойкостью на поверхности электрода (введение соответствующих добавок в электролит)

cambree-jones
Download Presentation

Основные способы повышения безопасности ЛИА

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Основные способы повышения безопасности ЛИА 2.4 Пути повышения безопасности материала анода Формирование защитных пленок с повышенной термостойкостью на поверхности электрода (введение соответствующих добавок в электролит) Покрытие частиц активного материала термостойкими неорганическими материалами(аморфный углерод1, наноразмерные никель-композитные частицы2и др.). 1 М. Yoshio et. al. // J. Electrochem. Soc. 147 (2000) 1245 2 P. Yu et. al. // J. Electrochem. Soc. 147 (2000) 1280 Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов (Профатилова И.А.)

  2. Формирование защитной пленки на поверхности графита • Электрохимическое восстановление компонентов электролита:пленкообразующих добавок, этиленкарбоната, литиевой соли приводит к образованию защитного нанослоя на поверхности частиц графита в течение первых циклов. Защитный нанослой Восстановление электролита • Состав защитного слоя: • органическая фаза (алкилкарбонаты лития и др.) • неорганическая фаза (Li2CO3, LiF и др.) • Функции защитного слоя: • защита анодного материала от разрушения при циклировании • предотвращение реакций между LiC6 и электролитом при комнатной и повышенной температуре Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов (Профатилова И.А.)

  3. Термическая функция защитного слоя Темп. LiC6 Термически устойчивый защитный слой Время Термический разгон аккумулятора Темп. Защитный слой Термически неустойчивый защитный слой Li+ Время Графеновый слой Последующие реакции ионов Li+с электролитом Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов (Профатилова И.А.)

  4. Термическая устойчивость графита с электролитом в присутствии пленкообразующих добавок Виниленкарбонат (ВК) + 5% ВК + 1% LiФОБ Тепловой поток,Вт/г, Экзо→ Дифторо(оксолато)борат лития (LiФОБ) + 20% ФЭК Фторэтиленкарбонат (ФЭК) Электролит сравнения Температура, оС Дифференциальная сканирующая калориметрия графитового анода (LiC6) с электролитом Этиленкарбонат (ЭК) • Образование защитных пленок с повышенной термостойкостью на поверхности графита существенно улучшает безопасность активного материала анода Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов (Профатилова И.А.)

  5. Термическая стабильность активного материала катода • Кобальтит лития (LixCoO2) неустойчив при высоких температурах и в присутствии электролита: • Li0.5CoO2 → 0.5LiCoO2 + 1/6Co3O4 + 1/6O2 (~290 oC) • [органический электролит] • экзотермические реакции при ~150 oC T, oC T, oC 2. Никелат лития LiNiO2термически неустойчив, реагирует с электролитом при T ≥ 200 oC. 3. Литий-марганцевая шпинель (LiMn2O4) и оливин (LiFePO4) обладают повышенной устойчивостью при высоких температурах. LixCoO2, LixNiO2 < LixMn2O4 < LixFePO4 увеличение термической устойчивости J. Jiang et. al. // Electrochimica Acta 49 (2004) 2661; T. Ohzuku et. al. // J. Power Sources 68 (1997) 131. Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов (Профатилова И.А.)

  6. Основные способы повышения безопасности ЛИА: модификация катода 2.5 Пути повышения безопасности материала катода Покрытие (инкапсулирование) частиц активного материала различными инертными соединениями (MgO, Al2O3, SiO2, TiO2, ZnO, SnO2, ZrO2, Li2O·2B2O3-стеклои др.). Получение композитных катодных материалов, содержащих термически стойкие компоненты Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов (Профатилова И.А.)

  7. Нанесение защитных покрытий на катодный материал (б) (а) Механическое/химическое нанесение покрытия Сканирующая электронная микроскопия LiCoO2 (а) исходного, (б) модифицированного AlPO4. • Функции нанесенного покрытия: • Уменьшение площади / предотвращение прямого контакта с раствором электролита • Снижение количества выделяемого тепла в ходе экзотермических реакций • Стабилизация структуры катодного материала Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов (Профатилова И.А.)

  8. LiCoO2 Li2CO3 MgO Al2O3 AlPO4 SiOx LiMn2O4 ZrO2 SnO2 Углерод MgAl2O4 Li2O • 2B2O3 Полимеры Тепловой поток, Вт/г Температура, оС Повышенная термическая устойчивость катодного материала с покрытием Основные материалы покрытий кобальтита лития для ЛИА: Дифференциальная сканирующая калориметрия LiCoO2с покрытием и без покрытия • Нанесение защитных покрытий значительно повышает термическую устойчивость катодного материала C. Li et al. // Electrochimica Acta 51 (2006) 3872-3883 Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов (Профатилова И.А.)

More Related