ลิเธียม ไดฟลูออโรฟอสเฟต กับ โซเดียม ไดฟลูออโรฟอสเฟต เป็นสารเติมแต่งอิเล็กโทรไลต์ Li-ion
| Jerry Huang
ลิเธียมไดฟลูออโรฟอสเฟต (LiDFP, LFO) มีประโยชน์อย่างมากในฐานะสารเติมแต่งอิเล็กโทรไลต์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของวงจรชีวิตและความสามารถในการคายประจุของแบตเตอรี่ Li-ion ที่อุณหภูมิสูง รวมทั้งลดการคายประจุเอง ในขณะที่โซเดียมไดฟลูออโรฟอสเฟตมีประสิทธิภาพใกล้เคียงกันในเซลล์แบตเตอรี่ NMC532? มาดูบทความที่ตีพิมพ์ใน Journal of The Electrochemical Society ในปี 2020 กัน
สรุป: สารเติมแต่งเกลืออิเล็กโทรไลต์ไดฟลูออโรฟอสเฟตชนิดใหม่สามชนิดถูกสังเคราะห์และประเมินผลในเซลล์ถุงใส่กราไฟท์ NMC532 แอมโมเนียมไดฟลูออโรฟอสเฟต (AFO) ถูกเตรียมโดยง่ายผ่านปฏิกิริยาโซลิดสเตตแบบตั้งโต๊ะของแอมโมเนียมฟลูออไรด์และฟอสฟอรัสเพนทอกไซด์ที่ต้องการความร้อนเพียงเล็กน้อยในการเริ่มต้น ผลผลิตที่ดีที่สุดของโซเดียมไดฟลูออโรฟอสเฟต (NaFO) ในการศึกษานี้ได้จากการทำปฏิกิริยากรดไดฟลูออโรฟอสฟอริกและโซเดียมคาร์บอเนตใน 1,2-diemethoxyethane เหนือตะแกรงโมเลกุล 3 Å ซึ่งเป็นสารทำให้แห้งที่แรงมาก เตตระเมทิลแอมโมเนียม ไดฟลูออโรฟอสเฟต (MAFO) ถูกเตรียมจาก NaFO ผ่านการแลกเปลี่ยนไอออนบวกกับเตตระเมทิลแอมโมเนียม คลอไรด์
มีรายงานว่า NaFO เป็นสารเติมแต่งอิเล็กโทรไลต์ที่ดีมาก โดยมีประสิทธิภาพใกล้เคียงกันในเซลล์ NMC532/gr เป็นสารเติมแต่งลิเธียม ไดฟลูออโรฟอสเฟต (LFO) ที่รู้จักกันดี โดยแต่ละตัวแสดงการกักเก็บความสามารถในการปลดปล่อย ~90% หลังจากมากกว่า 1,500 รอบที่ 40 °C ความเสถียรในระยะยาวระหว่างการปั่นจักรยานระหว่าง 3.0–4.3 V นั้นเปรียบเทียบได้ดีกับ แต่ถึงกระนั้นก็ยังน้อยกว่าเซลล์เกณฑ์มาตรฐาน 2% VC 1% DTD ที่รายงานโดย Harlow et al. ซึ่งมีการคงความจุไว้ ∼94% หลังจาก 1,500 รอบ ลักษณะที่เป็นประโยชน์ของสารเติมแต่งทั้งสองนี้มาจากประจุลบของไดฟลูออโรฟอสเฟต ในทางตรงกันข้าม AFO และ MAFO ถูกพบว่าเป็นสารเติมแต่งอิเล็กโทรไลต์ที่ไม่ดี นี้แนะนำว่าเป็นเพราะการก่อตัวของลิเธียมไนไตรด์สำหรับอดีต ไม่ทราบสาเหตุที่เตตระเมทิลแอมโมเนียมไอออนบวกมีผลเสียต่อความเสถียรของเซลล์
ข้อมูลอ้างอิง:
- การสังเคราะห์และการประเมินสารเติมแต่งเกลืออิเล็กโทรไลต์ไดฟลูออโรฟอสเฟตสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน, วารสารสมาคมเคมีไฟฟ้า, 2020 167 100538, David S. Hall, Toren Hynes, Connor P. Aiken และ JR Dahn