ESM: പ്രായോഗിക ഉയർന്ന ഊർജ്ജ ലിഥിയം ബാറ്ററികൾക്കായി പെർഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ ബിൽറ്റ്-ഇൻ അൾട്രാ-കൺഫോർമൽ ഇന്റർഫേസ്

ഗവേഷണ പശ്ചാത്തലം

ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളിൽ, 350 Wh Kg-1 എന്ന ലക്ഷ്യം കൈവരിക്കാൻ, കാഥോഡ് മെറ്റീരിയൽ നിക്കൽ സമ്പുഷ്ടമായ ലേയേർഡ് ഓക്സൈഡ് ഉപയോഗിക്കുന്നു (LiNixMnyCozO2, x+y+z=1, എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന NMCxyz). ഊർജ സാന്ദ്രത കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച്, എൽഐബികളുടെ തെർമൽ റൺവേയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട അപകടങ്ങൾ ആളുകളുടെ ശ്രദ്ധ ആകർഷിച്ചു. ഒരു മെറ്റീരിയൽ വീക്ഷണകോണിൽ, നിക്കൽ സമ്പുഷ്ടമായ പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡുകൾക്ക് ഗുരുതരമായ സുരക്ഷാ പ്രശ്നങ്ങളുണ്ട്. കൂടാതെ, ഓർഗാനിക് ലിക്വിഡുകളും നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡുകളും പോലെയുള്ള മറ്റ് ബാറ്ററി ഘടകങ്ങളുടെ ഓക്സിഡേഷൻ/ക്രോസ്‌സ്റ്റോക്ക്, സുരക്ഷാ പ്രശ്‌നങ്ങളുടെ പ്രധാന കാരണമായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്ന തെർമൽ റൺഎവേ ട്രിഗർ ചെയ്യാനും കഴിയും. സ്ഥിരതയുള്ള ഇലക്ട്രോഡ്-ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ഇന്റർഫേസിന്റെ ഇൻ-സിറ്റുവിലെ നിയന്ത്രിക്കാവുന്ന രൂപീകരണം ഉയർന്ന ഊർജ്ജ സാന്ദ്രതയുള്ള ലിഥിയം അധിഷ്ഠിത ബാറ്ററികളുടെ അടുത്ത തലമുറയ്ക്കുള്ള പ്രാഥമിക തന്ത്രമാണ്. പ്രത്യേകിച്ചും, ഉയർന്ന താപ സ്ഥിരതയുള്ള അജൈവ ഘടകങ്ങളുള്ള ഖരവും ഇടതൂർന്നതുമായ കാഥോഡ്-ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ഇന്റർഫേസ് (CEI) ഓക്സിജന്റെ പ്രകാശനം തടഞ്ഞുകൊണ്ട് സുരക്ഷാ പ്രശ്നം പരിഹരിക്കാൻ കഴിയും. ഇതുവരെ, CEI കാഥോഡ് പരിഷ്കരിച്ച മെറ്റീരിയലുകളെക്കുറിച്ചും ബാറ്ററി-ലെവൽ സുരക്ഷയെക്കുറിച്ചും ഗവേഷണത്തിന്റെ അഭാവമുണ്ട്.

നേട്ടങ്ങളുടെ പ്രദർശനം

അടുത്തിടെ, സിംഗ്വാ സർവകലാശാലയിലെ ഫെങ് സൂനിംഗ്, വാങ് ലി, ഔയാങ് മിംഗ്ഗാവോ എന്നിവർ ഊർജ്ജ സംഭരണ ​​വസ്തുക്കളെ കുറിച്ച് "ഇൻ-ബിൽറ്റ് അൾട്രാകൺഫോർമൽ ഇന്റർഫേസ് എനേബിൾ ഹൈ-സേഫ്റ്റി പ്രാക്ടിക്കൽ ലിഥിയം ബാറ്ററികൾ" എന്ന തലക്കെട്ടിൽ ഒരു ഗവേഷണ പ്രബന്ധം പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു. പ്രായോഗിക NMC811/Gr സോഫ്റ്റ്-പാക്ക്ഡ് ഫുൾ ബാറ്ററിയുടെ സുരക്ഷാ പ്രകടനവും അനുബന്ധ CEI പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിന്റെ താപ സ്ഥിരതയും രചയിതാവ് വിലയിരുത്തി. മെറ്റീരിയലും സോഫ്റ്റ് പായ്ക്ക് ബാറ്ററിയും തമ്മിലുള്ള തെർമൽ റൺവേ സപ്രഷൻ മെക്കാനിസം സമഗ്രമായി പഠിച്ചു. തീപിടിക്കാത്ത പെർഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ഉപയോഗിച്ച്, ഒരു NMC811/Gr പൗച്ച്-ടൈപ്പ് ഫുൾ ബാറ്ററി തയ്യാറാക്കി. NMC811-ന്റെ താപ സ്ഥിരത മെച്ചപ്പെടുത്തിയത് അജൈവ LiF കൊണ്ട് സമ്പന്നമായ ഇൻ-സിറ്റു രൂപപ്പെട്ട CEI സംരക്ഷണ പാളിയാണ്. LiF-ന്റെ CEI-ന് ഘട്ടം മാറ്റം മൂലമുണ്ടാകുന്ന ഓക്സിജൻ പ്രകാശനം ഫലപ്രദമായി ലഘൂകരിക്കാനും സന്തോഷകരമായ NMC811-നും ഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിനും ഇടയിലുള്ള എക്സോതെർമിക് പ്രതികരണത്തെ തടയാനും കഴിയും.

ഗ്രാഫിക് ഗൈഡ്

ചിത്രം 1 പെർഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റും പരമ്പരാഗത ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റും ഉപയോഗിക്കുന്ന പ്രായോഗിക NMC811/Gr പൗച്ച്-ടൈപ്പ് ഫുൾ ബാറ്ററിയുടെ തെർമൽ റൺവേ സ്വഭാവസവിശേഷതകളുടെ താരതമ്യം. പരമ്പരാഗത (എ) ഇസി/ഇഎംസി, (ബി) പെർഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് എഫ്ഇസി/എഫ്ഇഎംസി/എച്ച്എഫ്ഇ ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് പൗച്ച് ടൈപ്പ് ഫുൾ ബാറ്ററികളുടെ ഒരു സൈക്കിളിനു ശേഷം. (സി) പരമ്പരാഗത ഇസി/ഇഎംസി വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണവും (ഡി) പെർഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് എഫ്‌ഇസി/എഫ്‌ഇഎംസി/എച്ച്‌എഫ്‌ഇ ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റ് പൗച്ച്-തരം 100 സൈക്കിളുകൾക്ക് ശേഷമുള്ള പൂർണ്ണ ബാറ്ററിയും.

ഒരു സൈക്കിളിന് ശേഷം പരമ്പരാഗത ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റുള്ള NMC811/Gr ബാറ്ററിക്ക് (ചിത്രം 1a), T2 202.5°C ആണ്. ഓപ്പൺ സർക്യൂട്ട് വോൾട്ടേജ് കുറയുമ്പോൾ T2 സംഭവിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, പെർഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ഉപയോഗിക്കുന്ന ബാറ്ററിയുടെ T2 220.2 ° C (ചിത്രം 1b) ൽ എത്തുന്നു, ഇത് പെർഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന് ഉയർന്ന താപ സ്ഥിരത കാരണം ബാറ്ററിയുടെ അന്തർലീനമായ താപ സുരക്ഷ ഒരു പരിധിവരെ മെച്ചപ്പെടുത്താൻ കഴിയുമെന്ന് കാണിക്കുന്നു. ബാറ്ററിയുടെ പ്രായത്തിനനുസരിച്ച്, പരമ്പരാഗത ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ബാറ്ററിയുടെ T2 മൂല്യം 195.2 °C ആയി കുറയുന്നു (ചിത്രം 1c). എന്നിരുന്നാലും, പെർഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ബാറ്ററിയുടെ T2-നെ പ്രായമാകൽ പ്രക്രിയ ബാധിക്കില്ല (ചിത്രം 1d). കൂടാതെ, TR സമയത്ത് പരമ്പരാഗത ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റ് ഉപയോഗിക്കുന്ന ബാറ്ററിയുടെ പരമാവധി dT/dt മൂല്യം 113°C s-1 ആണ്, അതേസമയം പെർഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റ് ഉപയോഗിക്കുന്ന ബാറ്ററി 32°C s-1 മാത്രമാണ്. പ്രായമാകുന്ന ബാറ്ററികളുടെ T2-ലെ വ്യത്യാസം ഡിലൈറ്റ്ഡ് NMC811 ന്റെ അന്തർലീനമായ താപ സ്ഥിരതയ്ക്ക് കാരണമാകാം, ഇത് പരമ്പരാഗത ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകൾക്ക് കീഴിൽ കുറയുന്നു, പക്ഷേ പെർഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകൾക്ക് കീഴിൽ ഫലപ്രദമായി നിലനിർത്താൻ കഴിയും.

ചിത്രം 2 ഡിലിതിയേഷൻ NMC811 പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡും NMC811/Gr ബാറ്ററി മിശ്രിതവും താപ സ്ഥിരത. (A,b) C-NMC811, F-NMC811 സിൻക്രോട്രോൺ ഹൈ-എനർജി XRD എന്നിവയുടെ കോണ്ടൂർ മാപ്പുകളും അനുബന്ധ (003) ഡിഫ്രാക്ഷൻ പീക്ക് മാറ്റങ്ങളും. (സി) C-NMC811, F-NMC811 എന്നിവയുടെ പോസിറ്റീവ് ഇലക്‌ട്രോഡിന്റെ ചൂടാക്കലും ഓക്‌സിജൻ റിലീസ് സ്വഭാവവും. (ഡി) ഡിലൈറ്റ്ഡ് പോസിറ്റീവ് ഇലക്‌ട്രോഡ്, ലിത്തിയേറ്റഡ് നെഗറ്റീവ് ഇലക്‌ട്രോഡ്, ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റ് എന്നിവയുടെ സാമ്പിൾ മിശ്രിതത്തിന്റെ ഡിഎസ്‌സി കർവ്.

2a, b എന്നിവ പരമ്പരാഗത ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റുകളുടെ സാന്നിധ്യത്തിലും മുറിയിലെ താപനില മുതൽ 81°C വരെയുള്ള കാലയളവിൽ വ്യത്യസ്ത CEI ലെയറുകളുള്ള ഡിലൈറ്റ്ഡ് NMC600-ന്റെ HEXRD കർവുകൾ കാണിക്കുന്നു. ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ സാന്നിധ്യത്തിൽ, ലിഥിയം നിക്ഷേപിച്ച കാഥോഡിന്റെ താപ സ്ഥിരതയ്ക്ക് ശക്തമായ CEI പാളി അനുകൂലമാണെന്ന് ഫലങ്ങൾ വ്യക്തമായി കാണിക്കുന്നു. ചിത്രം 2c-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ഒരൊറ്റ F-NMC811 233.8°C-ൽ വേഗത കുറഞ്ഞ എക്സോതെർമിക് കൊടുമുടി കാണിച്ചു, അതേസമയം C-NMC811 എക്സോതെർമിക് കൊടുമുടി 227.3°C-ൽ പ്രത്യക്ഷപ്പെട്ടു. കൂടാതെ, C-NMC811-ന്റെ ഘട്ടം പരിവർത്തനം മൂലമുണ്ടാകുന്ന ഓക്‌സിജൻ റിലീസിന്റെ തീവ്രതയും നിരക്കും F-NMC811-നേക്കാൾ കഠിനമാണ്, ഇത് ദൃഢമായ CEI F-NMC811-ന്റെ അന്തർലീനമായ താപ സ്ഥിരത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നുവെന്ന് സ്ഥിരീകരിക്കുന്നു. ചിത്രം 2d ഡിലൈറ്റ്ഡ് NMC811-ന്റെയും മറ്റ് അനുബന്ധ ബാറ്ററി ഘടകങ്ങളുടെയും മിശ്രിതത്തിൽ ഒരു DSC ടെസ്റ്റ് നടത്തുന്നു. പരമ്പരാഗത ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകൾക്ക്, 1, 100 സൈക്കിളുകളുള്ള സാമ്പിളുകളുടെ എക്സോതെർമിക് കൊടുമുടികൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നത് പരമ്പരാഗത ഇന്റർഫേസിന്റെ പ്രായമാകൽ താപ സ്ഥിരത കുറയ്ക്കും എന്നാണ്. ഇതിനു വിപരീതമായി, പെർഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്, 1, 100 സൈക്കിളുകൾക്ക് ശേഷമുള്ള ചിത്രീകരണങ്ങൾ TR ട്രിഗർ താപനില (T2) ന് അനുസൃതമായി വിശാലവും സൗമ്യവുമായ എക്സോതെർമിക് കൊടുമുടികൾ കാണിക്കുന്നു. ഫലങ്ങൾ (ചിത്രം 1) സ്ഥിരതയുള്ളതാണ്, ഇത് ദൃഢമായ CEI-ക്ക് പ്രായമായവരുടെയും സന്തോഷകരമായ NMC811-ന്റെയും മറ്റ് ബാറ്ററി ഘടകങ്ങളുടെയും താപ സ്ഥിരത ഫലപ്രദമായി മെച്ചപ്പെടുത്താൻ കഴിയുമെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു.

ചിത്രം 3 പെർഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിലെ ഡിലൈറ്റ്ഡ് NMC811 പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിന്റെ സ്വഭാവം. (ab) പ്രായമായ F-NMC811 പോസിറ്റീവ് ഇലക്‌ട്രോഡിന്റെ ക്രോസ്-സെക്ഷണൽ SEM ഇമേജുകളും അനുബന്ധ EDS മാപ്പിംഗും. (ch) മൂലക വിതരണം. (ij) വെർച്വൽ xy-യിൽ പ്രായമായ F-NMC811 പോസിറ്റീവ് ഇലക്‌ട്രോഡിന്റെ ക്രോസ്-സെക്ഷണൽ SEM ഇമേജ്. (കി.മീ.) 3D FIB-SEM ഘടനയുടെ പുനർനിർമ്മാണവും F മൂലകങ്ങളുടെ സ്പേഷ്യൽ വിതരണവും.

ഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് സിഇഐയുടെ നിയന്ത്രിത രൂപീകരണം സ്ഥിരീകരിക്കുന്നതിന്, യഥാർത്ഥ സോഫ്റ്റ്-പാക്ക് ബാറ്ററിയിൽ വീണ്ടെടുത്ത പ്രായമായ എൻഎംസി811 പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിന്റെ ക്രോസ്-സെക്ഷണൽ മോർഫോളജിയും എലമെന്റ് ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷനും FIB-SEM (ചിത്രം 3 ah) സവിശേഷതയാണ്. പെർഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിൽ, F-NMC811 ന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ഒരു ഏകീകൃത ഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് CEI പാളി രൂപം കൊള്ളുന്നു. നേരെമറിച്ച്, പരമ്പരാഗത ഇലക്ട്രോലൈറ്റിലെ C-NMC811 ന് F ഇല്ലാതിരിക്കുകയും അസമമായ CEI പാളി രൂപപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. F-NMC811 (ചിത്രം 3h) ന്റെ ക്രോസ്-സെക്ഷനിലുള്ള F മൂലകത്തിന്റെ ഉള്ളടക്കം C-NMC811-നേക്കാൾ കൂടുതലാണ്, ഇത് അജൈവ ഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് മെസോഫേസിന്റെ ഇൻ-സിറ്റു രൂപീകരണമാണ് സന്തോഷകരമായ NMC811 ന്റെ സ്ഥിരത നിലനിർത്തുന്നതിനുള്ള താക്കോൽ എന്ന് കൂടുതൽ തെളിയിക്കുന്നു. . FIB-SEM, EDS മാപ്പിംഗ് എന്നിവയുടെ സഹായത്തോടെ, ചിത്രം 3m-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, F-NMC3-ന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ 811D മോഡലിലെ പല F ഘടകങ്ങളും അത് നിരീക്ഷിച്ചു.

ചിത്രം 4a) യഥാർത്ഥവും സന്തോഷകരവുമായ NMC811 പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ മൂലകത്തിന്റെ ആഴത്തിലുള്ള വിതരണം. (ac) FIB-TOF-SIMS NMC811-ന്റെ പോസിറ്റീവ് ഇലക്‌ട്രോഡിലെ F, O, Li മൂലകങ്ങളുടെ വിതരണത്തെ സ്പട്ടർ ചെയ്യുന്നു. (df) NMC811-ന്റെ F, O, Li മൂലകങ്ങളുടെ ഉപരിതല രൂപഘടനയും ആഴത്തിലുള്ള വിതരണവും.

NMC811 ന്റെ പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിന്റെ ഉപരിതലത്തിലെ മൂലകങ്ങളുടെ ആഴത്തിലുള്ള വിതരണം FIB-TOF-SEM കൂടുതൽ വെളിപ്പെടുത്തി (ചിത്രം 4). യഥാർത്ഥ, C-NMC811 സാമ്പിളുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, F-NMC811 ന്റെ മുകളിലെ ഉപരിതല പാളിയിൽ F സിഗ്നലിൽ ഗണ്യമായ വർദ്ധനവ് കണ്ടെത്തി (ചിത്രം 4a). കൂടാതെ, ഉപരിതലത്തിലെ ദുർബലമായ O, ഉയർന്ന ലി സിഗ്നലുകൾ F-, Li-സമ്പന്നമായ CEI പാളികളുടെ രൂപവത്കരണത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു (ചിത്രം 4b, c). ഈ ഫലങ്ങളെല്ലാം F-NMC811-ന് LiF-സമ്പന്നമായ CEI ലെയർ ഉണ്ടെന്ന് സ്ഥിരീകരിച്ചു. C-NMC811-ന്റെ CEI-യുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, F-NMC811-ന്റെ CEI പാളിയിൽ കൂടുതൽ F, Li ഘടകങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. കൂടാതെ, FIGS-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ. 4d-f, അയോൺ എച്ചിംഗ് ഡെപ്‌ത്തിന്റെ വീക്ഷണകോണിൽ നിന്ന്, യഥാർത്ഥ NMC811 ന്റെ ഘടന സന്തോഷകരമായ NMC811 ന്റെ ഘടനയേക്കാൾ കൂടുതൽ ശക്തമാണ്. പ്രായമായ F-NMC811 ന്റെ എച്ച് ഡെപ്ത് C-NMC811 നേക്കാൾ ചെറുതാണ്, അതായത് F-NMC811 ന് മികച്ച ഘടനാപരമായ സ്ഥിരതയുണ്ട്.

NMC5-ന്റെ പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ചിത്രം 811 CEI രാസഘടന. (എ) എൻഎംസി811 പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് സിഇഐയുടെ എക്സ്പിഎസ് സ്പെക്ട്രം. (ബിസി) ഒറിജിനൽ, ഡിലൈറ്റ്ഡ് എൻഎംസി1 പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് സിഇഐയുടെ XPS C1s, F811s സ്പെക്ട്രകൾ. (ഡി) ക്രയോ-ട്രാൻസ്മിഷൻ ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പ്: F-NMC811 ന്റെ മൂലക വിതരണം. (ഇ) F-NMC81-ൽ രൂപീകരിച്ച CEI-യുടെ ഫ്രോസൺ TEM ചിത്രം. (fg) C-NMC811-ന്റെ STEM-HAADF, STEM-ABF ചിത്രങ്ങൾ. (hi) F-NMC811-ന്റെ STEM-HAADF, STEM-ABF ചിത്രങ്ങൾ.

NMC811 (ചിത്രം 5) ലെ CEI യുടെ രാസഘടനയെ ചിത്രീകരിക്കാൻ അവർ XPS ഉപയോഗിച്ചു. യഥാർത്ഥ C-NMC811-ൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, F-NMC811-ന്റെ CEI-ൽ വലിയ F, Li എന്നാൽ ചെറിയ C എന്നിവ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു (ചിത്രം 5a). ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റുകളുമായുള്ള സുസ്ഥിരമായ സൈഡ് റിയാക്ഷൻ കുറയ്ക്കുന്നതിലൂടെ LiF-സമ്പന്നമായ CEI-ക്ക് F-NMC811-നെ സംരക്ഷിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് C സ്പീഷിസുകളുടെ കുറവ് സൂചിപ്പിക്കുന്നു (ചിത്രം 5b). കൂടാതെ, ചെറിയ അളവിലുള്ള CO, C=O എന്നിവ സൂചിപ്പിക്കുന്നത് F-NMC811 ന്റെ സോൾവോളിസിസ് പരിമിതമാണ്. XPS-ന്റെ F1s സ്പെക്ട്രത്തിൽ (ചിത്രം 5c), F-NMC811 ഒരു ശക്തമായ LiF സിഗ്നൽ കാണിച്ചു, CEI-ൽ ഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് ലായകങ്ങളിൽ നിന്ന് ഉരുത്തിരിഞ്ഞ വലിയ അളവിൽ LiF അടങ്ങിയിട്ടുണ്ടെന്ന് സ്ഥിരീകരിക്കുന്നു. F-NMC811 കണികകളിൽ ലോക്കൽ ഏരിയയിലെ F, O, Ni, Co, Mn മൂലകങ്ങളുടെ മാപ്പിംഗ് കാണിക്കുന്നത് വിശദാംശങ്ങൾ മൊത്തത്തിൽ ഒരേപോലെ വിതരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു എന്നാണ് (ചിത്രം 5d). NMC5 പോസിറ്റീവ് ഇലക്‌ട്രോഡിനെ ഒരേപോലെ കവർ ചെയ്യുന്നതിനായി CEI-ന് ഒരു സംരക്ഷിത പാളിയായി പ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് ചിത്രം 811e-ലെ കുറഞ്ഞ താപനിലയുള്ള TEM ചിത്രം കാണിക്കുന്നു. ഇന്റർഫേസിന്റെ ഘടനാപരമായ പരിണാമം കൂടുതൽ സ്ഥിരീകരിക്കുന്നതിന്, ഹൈ-ആംഗിൾ സർക്കുലർ ഡാർക്ക്-ഫീൽഡ് സ്കാനിംഗ് ട്രാൻസ്മിഷൻ ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പി (HAADF-STEM, സർക്കുലർ ബ്രൈറ്റ്-ഫീൽഡ് സ്കാനിംഗ് ട്രാൻസ്മിഷൻ ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പി (ABF-STEM)) പരീക്ഷണങ്ങൾ നടത്തി.കാർബണേറ്റ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിനായി (C -NMC811), രക്തചംക്രമണം ചെയ്യുന്ന പോസിറ്റീവ് ഇലക്‌ട്രോഡിന്റെ ഉപരിതലം ഗുരുതരമായ ഘട്ടം മാറ്റത്തിന് വിധേയമായി, പോസിറ്റീവ് ഇലക്‌ട്രോഡിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ക്രമരഹിതമായ ഒരു പാറ ഉപ്പ് ഘട്ടം അടിഞ്ഞുകൂടുന്നു (ചിത്രം 5f). പെർഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്, F-NMC811 ന്റെ ഉപരിതലം. പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് ഒരു ലേയേർഡ് ഘടന നിലനിർത്തുന്നു (ചിത്രം 5h), ഹാനികരമായ ഘട്ടം ഫലപ്രദമായി അടിച്ചമർത്തപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ, F-NMC811 ന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ഒരു ഏകീകൃത CEI പാളി നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടു (ചിത്രം 5i-g). പെർഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിലെ NMC811 ന്റെ പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് ഉപരിതലത്തിൽ CEI പാളി.

ചിത്രം 6a) NMC811 പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിന്റെ ഉപരിതലത്തിലുള്ള ഇന്റർഫേസ് ഘട്ടത്തിന്റെ TOF-SIMS സ്പെക്ട്രം. (ac) NMC811-ന്റെ പോസിറ്റീവ് ഇലക്‌ട്രോഡിലെ പ്രത്യേക രണ്ടാം അയോൺ ശകലങ്ങളുടെ ആഴത്തിലുള്ള വിശകലനം. (df) ഒറിജിനൽ, C-NMC180, F-NMC811 എന്നിവയിൽ 811 സെക്കൻഡ് സ്‌പട്ടറിംഗ് കഴിഞ്ഞ് രണ്ടാമത്തെ അയോൺ ശകലത്തിന്റെ TOF-SIMS കെമിക്കൽ സ്പെക്‌ട്രം.

C2F-ശകലങ്ങൾ സാധാരണയായി CEI-യുടെ ജൈവ പദാർത്ഥങ്ങളായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ LiF2-, PO2-ശകലങ്ങൾ സാധാരണയായി അജൈവ സ്പീഷീസുകളായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു. LiF2-, PO2- എന്നിവയുടെ ഗണ്യമായി മെച്ചപ്പെടുത്തിയ സിഗ്നലുകൾ പരീക്ഷണത്തിൽ ലഭിച്ചു (ചിത്രം 6a, b), F-NMC811 ന്റെ CEI പാളിയിൽ ധാരാളം അജൈവ സ്പീഷീസുകൾ അടങ്ങിയിട്ടുണ്ടെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. നേരെമറിച്ച്, F-NMC2-ന്റെ C811F-സിഗ്നൽ C-NMC811-നേക്കാൾ ദുർബലമാണ് (ചിത്രം 6c), അതായത് F-NMC811-ന്റെ CEI പാളിയിൽ ദുർബലമായ ജൈവ ഇനങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. കൂടുതൽ ഗവേഷണങ്ങൾ കണ്ടെത്തി (ചിത്രം 6d-f) F-NMC811 ന്റെ CEI- യിൽ കൂടുതൽ അജൈവ സ്പീഷീസുകൾ ഉണ്ടെന്നും C-NMC811 ൽ കുറച്ച് അജൈവ സ്പീഷീസുകളുണ്ടെന്നും. ഈ ഫലങ്ങളെല്ലാം പെർഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിൽ ഖര അജൈവ-സമ്പന്നമായ CEI പാളിയുടെ രൂപീകരണം കാണിക്കുന്നു. പരമ്പരാഗത ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ഉപയോഗിക്കുന്ന NMC811/Gr സോഫ്റ്റ്-പാക്ക് ബാറ്ററിയുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, പെർഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ഉപയോഗിച്ചുള്ള സോഫ്റ്റ്-പാക്ക് ബാറ്ററിയുടെ സുരക്ഷാ മെച്ചപ്പെടുത്തലിന് കാരണമാകാം: ഒന്നാമതായി, അജൈവ LiF-ൽ സമ്പന്നമായ ഒരു CEI ലെയറിന്റെ ഇൻ-സിറ്റു രൂപീകരണം പ്രയോജനകരമാണ്. ഡിലൈറ്റ്ഡ് NMC811 പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിന്റെ അന്തർലീനമായ താപ സ്ഥിരത, ഘട്ടം പരിവർത്തനം മൂലമുണ്ടാകുന്ന ലാറ്റിസ് ഓക്സിജന്റെ പ്രകാശനം കുറയ്ക്കുന്നു; രണ്ടാമതായി, ഖര അജൈവ CEI സംരക്ഷിത പാളി ഉയർന്ന പ്രതിപ്രവർത്തനം ഉള്ള ഡീലിത്തിയേഷൻ NMC811 ഇലക്ട്രോലൈറ്റുമായി ബന്ധപ്പെടുന്നതിൽ നിന്ന് തടയുന്നു, ഇത് എക്സോതെർമിക് സൈഡ് റിയാക്ഷൻ കുറയ്ക്കുന്നു; മൂന്നാമതായി, പെർഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന് ഉയർന്ന താപനിലയിൽ ഉയർന്ന താപ സ്ഥിരതയുണ്ട്.

ഉപസംഹാരവും വീക്ഷണവും

പെർഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റ് ഉപയോഗിച്ച് ഒരു പ്രായോഗിക Gr/NMC811 പൗച്ച്-ടൈപ്പ് ഫുൾ ബാറ്ററിയുടെ വികസനം ഈ കൃതി റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തു, ഇത് അതിന്റെ സുരക്ഷാ പ്രകടനം ഗണ്യമായി മെച്ചപ്പെടുത്തി. ആന്തരിക താപ സ്ഥിരത. ടിആർ ഇൻഹിബിഷൻ മെക്കാനിസത്തെക്കുറിച്ചും മെറ്റീരിയലുകളും ബാറ്ററി ലെവലുകളും തമ്മിലുള്ള പരസ്പര ബന്ധത്തെക്കുറിച്ചും ആഴത്തിലുള്ള പഠനം. മുഴുവൻ കൊടുങ്കാറ്റിലും പെർഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ബാറ്ററിയുടെ TR ട്രിഗർ താപനിലയെ (T2) പ്രായമാകൽ പ്രക്രിയ ബാധിക്കില്ല, ഇത് പരമ്പരാഗത ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ഉപയോഗിക്കുന്ന ബാറ്ററിയെക്കാൾ വ്യക്തമായ ഗുണങ്ങളുണ്ട്. കൂടാതെ, എക്സോതെർമിക് പീക്ക് TR ഫലങ്ങളുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു, ശക്തമായ CEI ലിഥിയം രഹിത പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിന്റെയും മറ്റ് ബാറ്ററി ഘടകങ്ങളുടെയും താപ സ്ഥിരതയ്ക്ക് അനുകൂലമാണെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. സുരക്ഷിതമായ ഉയർന്ന ഊർജ്ജ ലിഥിയം ബാറ്ററികളുടെ പ്രായോഗിക പ്രയോഗത്തിന് സുസ്ഥിരമായ CEI ലെയറിന്റെ ഇൻ-സിറ്റു കൺട്രോൾ ഡിസൈനിന് പ്രധാന മാർഗ്ഗനിർദ്ദേശമുണ്ടെന്ന് ഈ ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു.

സാഹിത്യ വിവരങ്ങൾ

ഇൻ-ബിൽറ്റ് അൾട്രാകോൺഫോർമൽ ഇന്റർഫേസുകൾ ഉയർന്ന സുരക്ഷയുള്ള പ്രായോഗിക ലിഥിയം ബാറ്ററികൾ, എനർജി സ്റ്റോറേജ് മെറ്റീരിയലുകൾ, 2021 പ്രവർത്തനക്ഷമമാക്കുന്നു.