Дифторфосфат лития против дифторфосфата натрия в качестве добавок к литий-ионным электролитам
| Jerry Huang
Дифторфосфат лития (LiDFP, LFO) очень полезен в качестве добавки к электролиту для повышения срока службы литий-ионных батарей и сохранения разрядной емкости при высоких температурах, а также для снижения саморазряда. А как насчет дифторфосфата натрия, который демонстрирует аналогичные характеристики в ячейке батареи NMC532? Давайте рассмотрим статью, опубликованную в журнале Journal of The Electrochemical Society в 2020 году.
Заключение: Были синтезированы и оценены три новых электролитных добавки на основе дифторфосфатных солей в ячейках типа «пакет» NMC532/графит. Дифторфосфат аммония (AFO) легко получают путем твердофазной реакции фторида аммония и пентоксида фосфора, которая начинается лишь при легком нагревании. Наилучший выход дифторфосфата натрия (NaFO) в данном исследовании был получен путем реакции дифторфосфорной кислоты и карбоната натрия в 1,2-диметоксиэтане над молекулярными ситами 3 Å, очень сильным осушителем. Дифторфосфат тетраметиламмония (MAFO) был получен из NaFO путем катионного обмена с хлоридом тетраметиламмония.
Сообщается, что NaFO является очень хорошей электролитной добавкой, демонстрирующей в ячейках NMC532/gr аналогичные характеристики, как и более известная добавка дифторфосфата лития (LFO), при этом каждая из них показывает сохранение разрядной емкости на уровне ~90% после более чем 1500 циклов при 40 °C. Долговременная стабильность при циклировании в диапазоне 3,0–4,3 В сопоставима, но все же уступает эталонным ячейкам 2%VC 1%DTD, описанным Харлоу и др., которые демонстрируют сохранение емкости на уровне ~94% после 1500 циклов. Положительные свойства обеих добавок объясняются наличием дифторфосфатного аниона. В отличие от них, AFO и MAFO оказались плохими электролитными добавками. Предполагается, что это связано с образованием нитрида лития в первом случае. Неизвестно, почему катионы тетраметиламмония оказывают отрицательное влияние на стабильность ячеек.
Ссылки:
- Синтез и оценка электролитных добавок на основе дифторфосфатных солей для литий-ионных батарей, Журнал Электрохимического общества, 2020 167 100538, Дэвид С. Холл, Торен Хайнс, Коннор П. Айкен и Дж. Р. Дан