Lithiumdifluorfosfaat versus natriumdifluorfosfaat als Li-ion-elektrolytadditieven
| Jerry Huang
Lithiumdifluorfosfaat (LiDFP, LFO) is zeer nuttig als elektrolytadditief om de prestaties van de levensduur van li-ionbatterijen en het behoud van de ontlaadcapaciteit bij hoge temperaturen te verbeteren, en om zelfontlading te verminderen. Terwijl natriumdifluorfosfaat vergelijkbare prestaties heeft in de NMC532-batterijcel? Laten we eens kijken naar een artikel dat in 2020 in Journal of The Electrochemical Society werd gepubliceerd.
Conclusie: Drie nieuwe difluorfosfaatzout-elektrolytadditieven werden gesynthetiseerd en geëvalueerd in NMC532/grafietbuidelcellen. Ammoniumdifluorfosfaat (AFO) wordt gemakkelijk bereid via een vaste stof, tafelmodelreactie van ammoniumfluoride en fosforpentoxide die slechts een zachte verhitting vereist om te starten. De beste opbrengst aan natriumdifluorfosfaat (NaFO) in de huidige studie werd verkregen door difluorfosforzuur en natriumcarbonaat te laten reageren in 1,2-diemethoxyethaan over 3 A moleculaire zeven, een zeer sterk droogmiddel. Tetramethylammoniumdifluorfosfaat (MAFO) werd bereid uit NaFO via kationenuitwisseling met tetramethylammoniumchloride.
NaFO is naar verluidt een zeer goed elektrolytadditief, met vergelijkbare prestaties in NMC532/gr-cellen als het bekendere lithiumdifluorfosfaat (LFO)-additief, waarbij elk een behoud van ongeveer 90% van de ontladingscapaciteit vertoont na meer dan 1500 cycli bij 40 °C. De stabiliteit op lange termijn tijdens fietsen tussen 3,0-4,3 V steekt gunstig af bij, maar is niettemin minder dan de 2% VC 1% DTD-benchmarkcellen die zijn gerapporteerd door Harlow et al., die een capaciteitsbehoud van ∼94% hebben na 1500 cycli. De gunstige aard van beide additieven is toe te schrijven aan het difluorfosfaatanion. Daarentegen blijken AFO en MAFO slechte elektrolytadditieven te zijn. Er wordt gesuggereerd dat dit te wijten is aan de vorming van lithiumnitride voor de eerste. Het is niet bekend waarom tetramethylammoniumkationen een negatief effect hebben op de celstabiliteit.
Referenties:
- Synthese en evaluatie van difluorfosfaatzoutelektrolytadditieven voor lithium-ionbatterijen, Journal of The Electrochemical Society, 2020 167 100538, David S. Hall, Toren Hynes, Connor P. Aiken en JR Dahn