LiFSI versus LiPF6 in elektrolyten van lithium-ionbatterijen
| Jerry Huang
Zal LiFSI LiPF6 vervangen in elektrolyten van Li-ion-batterijen? Het gebruik van het nieuwe zout lithium-bis(fluorsulfonyl)imide (LiFSI) in plaats van lithiumhexafluorfosfaat (LiPF6) als elektrolyt verbetert de prestaties van Li-ion-batterijen met siliciumanodes, volgens een artikel gepubliceerd in de Journal of the American Chemical Society door onderzoekers in Europa.
Lithiumbis(fluorsulfonyl)imide, gewoonlijk LiFSI genoemd, heeft de molecuulformule F2LiNO4S2 en CAS-nummer 171611-11-3. LiFSI lijkt een wit poeder te zijn, met een molecuulgewicht van 187,07 en een smeltpunt tussen 124-128°C (255-262,4°F).
Vergeleken met LiPF6 verbetert LiFSI niet alleen de thermische stabiliteit in li-ionbatterijtechnologie, maar levert het ook betere prestaties op het gebied van elektrische geleidbaarheid, levensduur en weerstand tegen lage temperaturen. LiFSI kan echter bepaalde corrosieve effecten hebben op aluminiumfolie. Sommige academische artikelen tonen aan dat de corrosie van aluminiumfolie voornamelijk afkomstig is van FSI-ionen in LiFSI, maar dit probleem kan worden opgelost door additieven zoals fluorhoudende passivatie-aluminiumfolie-additieven.
De trend is vrij zeker dat LiFSI een van de reguliere lithiumzouten wordt voor de volgende generatie elektrolyten. Momenteel worden ternaire lithiumbatterijen en LFP-batterijen voortdurend verbeterd en generatie na generatie herhaald, waarbij hogere eisen worden gesteld aan de energiedichtheid, prestaties bij hoge en lage temperaturen, levensduur en laad- en ontlaadsnelheid.
Vanwege de hoge technische problemen bij massaproductie en hoge kosten, is LiFSI niet rechtstreeks gebruikt als opgelost lithiumzout, maar als een additief gemengd met lithiumhexafluorfosfaat (LiPF6) voor gebruik in de elektrolyten van vooral lithium-ionbatterijen. LG Chem gebruikt bijvoorbeeld al geruime tijd LiFSI als additief in hun elektrolyten. Naarmate de technologie verbetert, zal er steeds meer LiFSI aan elektrolyten worden toegevoegd. Er wordt aangenomen dat de kosten van LiFSI verder zullen worden verlaagd met de opschaling van de massaproductie. En naarmate de tijd verstrijkt, heeft LiFSI het potentieel om LiPF6 te vervangen als het belangrijkste lithiumzout voor elektrolyten van krachtige li-ionbatterijen.
Bronnen: