LiFSI vs. LiPF6 in Lithium-Ionen-Batterie-Elektrolyten
| Jerry Huang
Wird LiFSI LiPF6 in Elektrolyten für Lithium-Ionen-Batterien ersetzen? Die Verwendung des neuen Salzes Lithiumbis(fluorosulfonyl)imid (LiFSI) anstelle von Lithiumhexafluorophosphat (LiPF6) als Elektrolyt verbessert die Leistung von Lithium-Ionen-Batterien mit Siliziumanoden, so ein im Journal of the American Chemical Society veröffentlichter Artikel europäischer Forscher.
Lithiumbis(fluorsulfonyl)imid, allgemein als LiFSI bezeichnet, hat die Molekülformel F2LiNO4S2 und die CAS-Nummer 171611-11-3. LiFSI scheint ein weißes Pulver mit einem Molekulargewicht von 187,07 und einem Schmelzpunkt zwischen 124 und 128 °C (255 bis 262,4 °F) zu sein.
Im Vergleich zu LiPF6 verbessert LiFSI nicht nur die thermische Stabilität in der Lithium-Ionen-Batterietechnologie, sondern bietet auch eine bessere Leistung in Bezug auf elektrische Leitfähigkeit, Lebensdauer und Niedertemperaturbeständigkeit. LiFSI kann jedoch gewisse korrosive Auswirkungen auf Aluminiumfolie haben. Einige wissenschaftliche Arbeiten zeigen, dass die Korrosion von Aluminiumfolie hauptsächlich durch FSI-Ionen in LiFSI verursacht wird, aber dieses Problem kann durch Zusatzstoffe wie fluorhaltige Passivierungszusätze für Aluminiumfolie gelöst werden.
Der Trend ist ziemlich sicher, dass LiFSI zu einem der wichtigsten Lithiumsalze für Elektrolyte der nächsten Generation wird. Derzeit werden ternäre Lithiumbatterien und LFP-Batterien ständig verbessert und von Generation zu Generation weiterentwickelt, wobei höhere Anforderungen an Energiedichte, Hoch- und Niedertemperaturleistung, Zyklenlebensdauer sowie Lade- und Entladeleistung gestellt werden.
Aufgrund der hohen technischen Schwierigkeiten bei der Massenproduktion und der hohen Kosten wurde LiFSI nicht direkt als gelöstes Lithiumsalz verwendet, sondern als Zusatzstoff, der mit Lithiumhexafluorophosphat (LiPF6) gemischt wurde und insbesondere in den Elektrolyten von Lithium-Ionen-Batterien verwendet wurde. LG Chem verwendet LiFSI beispielsweise schon seit einiger Zeit als Zusatzstoff in seinen Elektrolyten. Mit der Weiterentwicklung der Technologie wird den Elektrolyten immer mehr LiFSI zugesetzt. Man geht davon aus, dass die Kosten für LiFSI mit der Ausweitung der Massenproduktion weiter sinken werden. Und mit der Zeit hat LiFSI das Potenzial, LiPF6 als Hauptlithiumsalz für Elektrolyte von Lithium-Ionen-Batterien zu ersetzen.
Quellen: