ESM: inaedificata in ultra-conformal interface perfluorinated electrolytici pro practica summus industria lithium batteries

Research Maecenas vitae

In batteries lithio-ion, ad metam 350 Wh Kg-1 consequendam, cathode materialia utitur oxydatum nickel-divitum (LiNixMnyCozO2, x+y+z=1, nomine NMCxyz). Crescente densitate energiae, pericula ad scelerisque fugitivorum LIBS pertinentia attentionem hominum attrahebant. Ex materiali prospectu, electrodes nickel-dives positivum habet quaestiones graves. Praeterea oxidatio/crosstalk aliarum partium altilium, ut liquores organici et electrodes negativi, etiam felis scelerisque fugitivorum, quae primaria causa problematum salutis censetur. In situ moderatrix formationis interfaciei electrode-electrolyti stabilis est primarium consilium posteris generationis batteries altum industriae densitatis lithium substructum. Speciatim interphasia solida et densa cathode-electrolyta (CEI) cum superiori stabilitate thermarum inorganicis componi potest problema salutem solvere per solutionem oxygenii inhibito. Hactenus defectus est investigationis in CEI materias cathode-modificatas et securitatis campestris altilium.

factum ostensionem

Nuper, Feng Xuning, Wang Li, et Ouyang Minggao de Tsinghua University edidit charta investigationis quae inscribitur "In-Built Ultraconformal Interphases activare High-Safety Practical Lithium Batteries" in Energy Repono Materias. Auctor perpensum salutem exsecutionis practicae NMC811/Gr altilium plenae mollis refertae et scelerisque stabilitatem electrode positivi CEI respondentis. Scelerisque suppressio fugitivorum mechanismum inter materias et pilas molles comprehendendo quaesita est. Usus non-flammabilis electrolytici perfluorinatus, pera NMC811/Gr, plena altilium typum paravit. Scelerisque stabilitas NMC811 melior fuit ab in- situ formato CEI iacuit tutelae inorganicae LiF dives. CEI of LiF efficaciter sublevare potest oxygenium emissio per phase mutationis causata et inhibere reactionem exothermicam inter NMC811 delectatum et electrolyticum fluorinatum.

Graphic dux

Figura 1 Comparatio scelerisque notarum fugitivorum practicarum NMC811/Gr marsupiorum plenam altilium utens electrolytici perfluorinatus et electrolytici conventionalis. Post unum cyclum traditum (a) EC/EMC et (b) perfluorinatum FEC/FEMC/HFE pera genus electrolytici plenum batteries. (c) Conventional EC/EMC electrolysis et perfluorinatus FEC/FEMC/HFE electrolytici marsupii typus plenus altilium aetatis post 100 circuitus.

Pro NMC811/Gr altilium cum electrolytico tradito post unum cyclum (Figura 1a), T2 est ad 202.5°C. T2, quando guttae apertae ambitus voltage. Nihilominus, T2 pilae perfluorinatae electrolytici usus attingit 220.2°C (Figura 1b), quod ostendit perfluorinatum electrolyticum insitum scelerisque tutelam pilae inhaerentem emendare aliquatenus debitam ad altiorem suam stabilitatem scelerisque. Cum altilium saecula, valor T2 pilae electrolyticae traditae ad 195.2 °C cadit (Figura 1c). Nihilominus, senescentes processus T2 pugnae perfluorinatae electrolytici usus non afficit (Figura 1d). Praeterea, maximus dT/dt valor pilae utens electrolytici traditionalis inter TR tam altus est quam 113°C s-1, cum altilium perfluorinatum electrolytici utens tantum 32°C s-1. Differentia in T2 gravida senescentis insita stabilitati scelerisque delectantis NMC811 tribui potest, quae sub electrolytici conventionales redacta est, sed sub electrolytis perfluorinatis efficaciter conservari potest.

Figure 2 Thermal stabilitas delithiationis NMC811 positivi electrodis et NMC811/Gr altilium mixtionis. (A,b) Tabulae extimae C-NMC811 et F-NMC811 synchrotronium summae industriae XRD et correspondentes (003) diffractionis cacumine mutationes. (c) Morum calefactio et oxygeni emissio positivi electrodis de C-NMC811 et F-NMC811. (d) DSC curva sample mixtura delectatorum electrode positivo, electrode negativo lithiated, et electrolytico.

Figurae 2a et b ostendunt curvas HEXRD delectatorum NMC81 diversis CEI stratis coram electrolytis conventionales et tempore a cella temperie usque ad DC°C. Eventus clare ostendunt coram electrolytici, fortem CEI iacum conducere ad scelerisque stabilitatem cathode lithii-depositae. Ut in Figura 600c ostensum est, una F-NMC2 tardius apicem exothermicum in 811°C ostendit, dum C-NMC233.8 apicem exothermicum in 811°C apparuit. Praeterea intensio ac rate emissio oxygenii causa per phase transitus C-NMC227.3 graviores sunt quam illae F-NMC811, adhuc confirmans robustum CEI meliorem inhaerentem scelerisque stabilitatem F-NMC811 emendare. Figura 811d permittit DSC experimentum in mixtura delectatorum NMC2 et aliis componentibus altilium respondens. Electrolyti conventionales, apices exothermici exemplorum cum 811 et 1 cyclis indicant senescentis interfaciei traditi stabilitatem scelerisque reducere. E contra perfluorinatum electrolytici, illustrationes post 100 et 1 cyclos ostendunt cacumina lata et lenia exothermica, in linea cum temperatura felis TR (T100). Eventus (Figura 2) constant, significans fortes CEI efficaciter emendare posse scelerisque stabilitatem seniorum et delectatorum NMC1 et aliarum partium pugnarum.

Figure 3 Characterization of delectati NMC811 positive electrode in perfluorinated electrolytici. (ab) Cruces-sectionales SEM imagines seniorum F-NMC811 positivae electrode et EDS destinatae respondentes. (ch) Elementum distributio. (ij) Crucis-sectionalis SEM imago senis F-NMC811 positiva, electrode xy virtualis. (km) Reconstructio 3D FIB-SEM structurae ac spatii elementorum F distributio.

Ad confirmandam moderatricem institutionem fluorinatorum CEI, morphologiam crucis-sectionalem et elementum positivi NMC811 senioris distributione receptae in pugna ipsa mollis-pack relatae sunt a FIB-SEM (Figura 3 ah). In electrolytico perfluorinato, iacuit uniformis fluorinatus CEI in superficie F-NMC811 formatur. contra, C-NMC811 in electrolytico conventionali F caret et inaequalem CEI iacum format. Elementum F contentum in sectione transversali F-NMC811 (Figura 3h) altior est quam C-NMC811, quod adhuc probat in- situ formationis mesophae fluorinatae inorganicae clavem ad stabilitatem delectantis NMC811 conservandam. . FIB-SEM et EDS ope destinata, ut in Figura 3m ostensum est, plura F elementa in exemplari 3D superficie F-NMC811 animadvertebat.

Figura 4a) Elementum profundum distributionis in superficie originis et electrode positivo NMC811 delectatur. (ac) FIB-TOF-SIMS salit distributio elementorum F, O, Li in positivis electrode NMC811. (df) Morphologia superficies et profunditas distributionis F, O, Li elementorum NMC811.

FIB-TOF-SEM altius elementorum distributio in superficie positivi electrodis NMC811 patefecit (Figura 4). Cum exemplaribus originalibus et C-NMC811 comparatis, signum notabile auctum in F repertum est in strato summo F-NMC811 (Figura 4a). Praeterea infirma O et alta Li signa in superficie indicant formationem F- et Li-dives CEI strata (Figura 4b, c). Hi eventus omnes confirmaverunt F-NMC811 iacum CEI LiF-dives habere. Comparatus cum CEI of C-NMC811, iacuit CEI F-NMC811 elementa plura continet F et Li. Praeterea, ostensum est in Fig. 4d-f, e prospectu profunditatis Ionis etching, structura originalis NMC811 robustior est quam delectatorum NMC811. Etch profunditas annorum F-NMC811 minor est quam C-NMC811, quod significat F-NMC811 optimam structuram stabilitatem habere.

Figura 5 CEI compositio chemica in superficie electrodis positivi NMC811. (a) XPS spectrum NMC811 positivum electrode CEI. (bc) XPS C1s et F1s spectris originalis et positivi NMC811 electrode CEI delectatur. (d) Cryo-transmissio microscopii electronici: elementi distributio F-NMC811. (e) Frozen TEM imago CEI formata in F-NMC81. (fg) STEM-HAADF et STEM-ABF imagines C-NMC811. (hi) STEM-HAADF and STEM-ABF images of F-NMC811.

Solebant XPS ad designandam compositionem chemica CEI in NMC811 (Figura V). Dissimile originali C-NMC5, CEI of F-NMC811 continet magnam F et Li, sed minorem C (Figura 811a). Reductio specierum C indicat LiF-dives CEI F-NMC5 tueri posse, reducendo reactiones sustinendas cum electrolytis (Figura 811b). Praeterea copia minor CO, C=O indicata solvolysin F-NMC5 limitatam esse. In spectro F811s XPS (Figura 1c), F-NMC5 signum potentem LiF ostendit, confirmans CEI magnam vim continere LiF e solventibus fluorinatis derivatis. De elementis F-NMC811 destinata elementorum F, O, Ni, Co et Mn locorum in particulis F-NMC811 demonstrat singula uniformiter distributa (Figura 5d). Imago humilis temperatura TEM in Figura 5e ostendit CEI posse agere ut iacuit tutelae ut NMC811 positivam electrodam uniformiter tegat. Ad confirmandum ulterius evolutionem structurae interfaciei, summus angulus rotundus obscurus-campus, microscopia transmissio electronica (HAADF-STEM et circularis lucida-campi electronici microscopii transmissionis (ABF-STEM) experimenta facta sunt. -NMC811) Superficies rotundi positivi electrodis gravem periodum mutationem subiit, et Phase salis inordinatus in superficie electrodis positivi (Figura 5f) cumulatur. electrode positivo conservat structuram stratam (Figura 811h), ostendens nocivam Phase efficaciter suppressam esse, praeterea uniformis CEI iacuit in superficie F-NMC5 observatus (Figura 811i-g). Hi eventus adhuc aequabilitatem demonstrant. CEI iacuit in superficie positivi electrodis NMC5 in electrolytico perfluorinato.

Figura 6a) TOF-SIMS spectrum interphase Phase in superficie electrodis positivae NMC811. (ac) In profundis analyseos fragmenta secundae specificae ion in positivorum electrode NMC811. (df) TOF-SIMS spectrum chemical of the second ion fragment after 180 seconds of putter on the original, C-NMC811 and F-NMC811.

C2F-fragmenta generaliter considerantur substantiae organicae CEI, LiF2- et PO2-fragmenta plerumque sicut species inorganicae. Signis LiF2- et PO2- in experimento habitis (Figura 6a, b), signanter aucta sunt, significans CEI iacum F-NMC811 magnum numerum specierum inorganicae continere. Contra, C2F signum ipsius F-NMC811 infirmius est quam C-NMC811 (Figura 6c), quod significat CEI stratum F-NMC811 minus fragiles species organicas continere. Investigationes praeterea inventae sunt (Figura 6d-f) plures esse species inorganicae in CEI of F-NMC811, cum pauciores sint species inorganicae in C-NMC811. Omnes hi eventus monstrant formationem solidi inorganico-diti CEI iacuit in electrolytico perfluorinato. Comparata cum NMC811/Gr pugna mollis-pack usu electrolytici traditionalis, salus emendatio machinarum mollium sarcinarum utens electrolytici perfluorinati attribui potest: Primum, in-situ formationis iacuit CEI locupletis in LiF inorganico adiuvat. Insita scelerisque stabilitas delectatorum NMC811 positiva electrode reducit emissionem cancellorum oxygenii per phase transitus; secundo, solidum inorganicum CEI tutelae stratum ulterius impedit, valde reactivum delithiationem NMC811 a contactu electrolytici, reactionem lateris exothermicam reducendo; tertio, Electrolytus perfluorinatus altam stabilitatem in calidis temperaturis habet.

Conclusio et Outlook

Hoc opus nuntiavit progressionem practici Gr/NMC811 marsupii generis plenam altilium utendi electrolytici perfluorinati, quod insigniter ad salutem suam perficiendam emendavit. Intrinseca stabilitas scelerisque. Intimum studium TR inhibitionis mechanismi et relatio inter materias et gradus pugnae. Canus processus non movet TR felis tortor (T2) pugnae electrolytici perfluorinatae in tota tempestate, quae manifestas utilitates habet in pugna senescentis electrolytici traditionalis utentis. Praeterea apicem exothermicum cum TR eventibus consentaneum est, significans validum CEI conducere ad scelerisque stabilitatem lithii liberorum positivi electrodis et aliarum partium altilium. Hi eventus ostendunt in-situm imperium consilium stabilis CEI iacuit magni ponderis momentum habere ad usum altioris energiae tutior lithium batteries.

Litterae informationes

In-Built Ultraconformal Interphases Admitte High-Safety Practical Lithium Batteries, Energy Storage Materials, 2021.