Statws ymchwil cyn-lithiad batris lithiwm a thechnolegau patent cysylltiedig ar gyfer ychwanegu lithiwm yn Tsieina

Yn ystod gwefr gyntaf batri lithiwm-ion, bydd yr electrolyt organig yn dadelfennu ac yn dadelfennu ar wyneb yr electrod negyddol fel graffit, gan ffurfio ffilm rhyngwyneb cyfnod electrolyt solid (SEI), sy'n defnyddio llawer iawn o lithiwm o'r barhaol o'r electrod positif, gan achosi gwyriad effeithlonrwydd Coulombig (ICE) y cylch cyntaf. Yn isel, gan leihau cynhwysedd a dwysedd egni batris lithiwm-ion.

Mae gan ddeunyddiau graffit presennol y golled lithiwm anadferadwy gyntaf o 5% i 10%, ac ar gyfer deunyddiau anod gallu uchel, mae'r golled lithiwm gyntaf hyd yn oed yn uwch (mae'r golled capasiti anadferadwy o silicon yn cyrraedd 15% i 35%). Er mwyn datrys y broblem hon, mae pobl wedi astudio technoleg prelithiation. Mae deunydd yr electrod yn cael ei ailwefru â lithiwm trwy ragddywediad i wneud iawn am y golled lithiwm anadferadwy a achosir gan ffurfio'r ffilm SEI, er mwyn cynyddu cyfanswm cynhwysedd a dwysedd egni'r batri.

Crynhodd FIRSTEK gynnydd ymchwil technoleg cyn-lithiad yn ystod y blynyddoedd diwethaf o ddau gyfeiriad ychwanegiad lithiwm ar yr electrod negyddol ac ychwanegiad lithiwm ar yr electrod positif.

Technoleg atodiad lithiwm anod

Dulliau cyn-lithiad cyffredin yw ychwanegiad lithiwm electrod negyddol, fel ychwanegiad ffoil lithiwm, ychwanegiad powdr lithiwm, ac ati, sef y prosesau cyn-lithiad datblygu allweddol ar hyn o bryd. Yn ogystal, mae yna dechnolegau hefyd ar gyfer cyn-lithiad gan ddefnyddio powdr lithiwm silicide a hydoddiant dyfrllyd halen lithiwm electrolytig.

1. Mae ffoil lithiwm yn ailgyflenwi lithiwm

Mae ailgyflenwi ffoil lithiwm yn dechnoleg sy'n defnyddio mecanwaith hunan-ollwng i ailgyflenwi lithiwm. Potensial lithiwm metelaidd yw -3.05V (vs. SHE, electrod hydrogen safonol), sef yr isaf ymhlith yr holl ddeunyddiau electrod. Oherwydd bodolaeth y gwahaniaeth posibl, pan fydd y deunydd electrod negyddol mewn cysylltiad â'r ffoil lithiwm metel, mae electronau'n symud yn ddigymell i'r electrod negyddol, ynghyd â mewnosod Li + yn yr electrod negyddol.

N. Liu et al. electrolyt wedi'i ddiferu ar electrod negyddol nanowires silicon (SiNWs) a dyfir ar is-haen dur gwrthstaen, ac yna cysylltodd yn uniongyrchol â'r ffoil metel lithiwm i ailgyflenwi lithiwm. Perfformiwyd prawf hanner cell ar yr electrod negyddol ar ôl ychwanegiad lithiwm. Canfuwyd mai foltedd cylched agored (OCV) SiNWs heb ychwanegu lithiwm oedd 1.55V, a chynhwysedd penodol mewnosod lithiwm yn ystod y gollyngiad 0.1 C cyntaf ar 0.01 ～ 1.00 V oedd 3800 mAh / g; ar ôl ychwanegu lithiwm OC25 SiNWs yw 0.25 V, a chynhwysedd penodol mewnosod lithiwm am y tro cyntaf yw 1600mAh / g. Mae'r newid OCV a chynhwysedd penodol rhyngberthynas lithiwm yn dangos bod Si wedi ymateb yn rhannol i Li ar ôl ailgyflenwi lithiwm.

J. Hassoun et al. cysylltodd yn uniongyrchol â'r electrod tun-carbon (Sn-C) negyddol gyda'r ffoil lithiwm wedi'i socian yn yr electrolyt am 180 munud i ychwanegu at lithiwm. Wedi'i brofi gyda hanner cell ar 80 mA / g yn 0.01 ~ 2. 00V, mae gallu penodol anadferadwy Sn-C ar ôl ailgyflenwi lithiwm yn cael ei leihau o 680 mAh / g (63%) i 65 mAh / g (14%). Yr electrod negyddol a LiNi0. 45Co0. 1Mn1. Mae 45O4 yn gyfystyr â batri llawn, ac mae'r ICE a brofwyd ar gyfradd o 1. 0 C ar 3.1 i 4.8 V yn agos at 100%, ac mae'r cylch yn sefydlog, ac mae'r perfformiad cyfradd yn dda; 5.0 C Mae'r gallu rhyddhau penodol yn cyrraedd 110 mAh / g, sydd ddim ond 14% yn is na'r gallu rhyddhau o 0.2 C.

Er y gellir cyn-lithio'r electrod negyddol mewn cysylltiad uniongyrchol â'r ffoil lithiwm, nid yw'n hawdd rheoli graddfa'r cyn-lithiad yn gywir. Ni all lithiad annigonol wella ICE yn ddigonol; a gall ychwanegiad lithiwm gormodol ffurfio haen platio lithiwm metel ar wyneb yr electrod negyddol.

HJ Kim et al. defnyddio cylched fer allanol i ychwanegu at lithiwm ar yr electrod negyddol silicon ocsid (c-SiOx) trwy ffoil lithiwm. Mae'r arbrawf cymharol yn dangos pan fo'r gwrthiant yn y gylched fer allanol yn 100 Ω a'r amser cylched byr yn 30 munud, gellir gwneud y mwyaf o'r ICE. Cynhaliwyd y prawf hanner cell o c-SiOx cyn ac ar ôl yr ychwanegiad lithiwm, a'r 5 cylch cyntaf o 0.07 C ar 0.01 ~ 1.50 V, effeithlonrwydd coulombig yr electrod cyn ychwanegiad lithiwm oedd 73.6% a 94.7. %, 96.6%, 97.5% a 98.0%; Effeithlonrwydd coulombig yr electrod ar ôl ychwanegiad lithiwm yw 94.9%, 95.7%, 97.2%, 97.9% a 98.3%. Mae batri llawn yn cynnwys c-SiOx a LiNi0. 8 Co0. 15 Al0. 05 O2, wedi'i brofi ar 2.5 ~ 4.2 V gyda cherrynt o 10 mA / g, a chaiff gallu gollwng penodol y batri ar ôl ailgyflenwi lithiwm ei newid o'r gallu cyn ailgyflenwi lithiwm. 106. Cynyddodd 33 mAh / g i 165.09mAh / g, cynyddodd ICE o 58. 85% i 85. 34%.

Mae ZY Cao ac eraill wedi gwella diogelwch ychwanegiad lithiwm gyda ffoil lithiwm. Gall yr electrod negyddol strwythur tair haen deunydd gweithredol / polymer / metel lithiwm fod yn sefydlog mewn aer amgylchynol (lleithder cymharol 10% -30%) am 30-60 munud, Digon o electrod negyddol i'w brosesu. Y strwythur tair haen yw: haen lithiwm metel a adneuwyd yn electrogemegol ar ffoil copr, mae'r haen lithiwm wedi'i gorchuddio â haen amddiffynnol methacrylate polymethyl (PMMA) a haen deunydd gweithredol. Gall newid trwch yr haen lithiwm reoli graddfa ailgyflenwi lithiwm. Ar ôl i'r electrolyt gael ei chwistrellu i'r batri i doddi'r PMMA, mae'r haen lithiwm a'r deunydd gweithredol mewn cysylltiad uniongyrchol i gwblhau'r prelithiation. Wedi'i brofi gyda 0.1C ar 0.01 ～ 1. 00 V, gan ddefnyddio'r graffit gyda'r strwythur tair haen i ailgyflenwi lithiwm, cynyddodd yr ICE o 92.0% i 99.7%; ar ôl i'r electrod pur silicon negyddol gael ei ailwefru â lithiwm, y gwefr gyntaf a'i ollwng bron. Nid oes unrhyw gapasiti yn cael ei golli. Er bod y defnydd o ffoil lithiwm ar gyfer ychwanegiad lithiwm yn cael effaith dda, mae angen cwblhau'r broses atodi lithiwm mewn batri dros dro neu ddyfais electrocemegol, ac mae'n anodd ei gynyddu.

2. Powdr metel lithiwm sefydlog (SLMP)

Cynigiodd Formica lithiwm ychwanegiad powdr lithiwm gan Formica. Mae gan y SLMP datblygedig gynhwysedd penodol o 3600 mAh / g, ac mae'r wyneb wedi'i orchuddio â haen denau o 2% i 5% lithiwm carbonad (Li2CO3), y gellir ei ddefnyddio mewn amgylchedd sych. Mae dwy brif ffordd i gymhwyso SLMP i ragddywediad yr electrod negyddol: ei ychwanegu yn ystod y broses gymysgu neu ei ychwanegu'n uniongyrchol at wyneb yr electrod negyddol.

Mae'r slyri cyfansawdd electrod negyddol confensiynol yn defnyddio fflworid polyvinylidene (PVDF) / methyl pyrrolidone (NMP) neu rwber biwtadïen styren (SBR) + system seliwlos carboxymethyl (CMC) / dŵr wedi'i ddadneiddio, ond nid yw SLMP yn gydnaws â thoddyddion pegynol. yn gydnaws a dim ond mewn toddyddion nad ydynt yn begynol fel hecsan a tholwen y gellir eu gwasgaru, felly ni ellir ei ychwanegu'n uniongyrchol yn y broses gymysgu gonfensiynol. L. Wang et al. defnyddio'r system SBR-PVDF / tolwen i gymysgu SLMP yn uniongyrchol yn y slyri electrod graffit. Yn gyntaf, mae graffit a PVDF yn cael eu cymysgu mewn toddydd NMP a'u sychu i ffurfio graffit wedi'i orchuddio â PVDF; yna mae SLMP, graffit wedi'i orchuddio â PVDF a charbon du dargludol yn gymysg mewn tolwen; yn olaf, ychwanegir SBR. Ar ôl cyn-lithiad yr electrod negyddol gan SLMP, o dan yr amodau o 0.01 i 1. 00 V a 0.05 C, cynyddodd ICE y batri o 90. 6% i 96.2%.

O'i gymharu â'i ychwanegu yn ystod y broses gymysgu, mae'n haws llwytho SLMP yn uniongyrchol ar wyneb yr electrod negyddol sych. MW Forney et al. defnyddio SLMP i rag-lithro'r electrod negyddol silicon (Si) -carbon nanotube (CNT), a gollwng yr hydoddiant SLMP / tolwen gyda ffracsiwn màs o 3% ar wyneb yr electrod Si-CNT negyddol. Ffilmio, actifadu. Ar ôl prelithiation, mae gallu anadferadwy cyntaf yr electrod negyddol yn cael ei leihau 20% i 40%.

G. Ai et al. SLMP gwasgaredig mewn toddiant xylene sy'n cynnwys 1% SBR / polystyren i ffurfio slyri SLMP sefydlog. Mae'r slyri SLMP wedi'i orchuddio ar wyneb yr electrod negyddol sych i wireddu prelithiation yr electrod negyddol fel graffit a SiO. Ar ôl cyn-lithiad, profir graffit|Batri llawn deunydd teiran Nickel-Cobalt-Manganîs (NCM) ar 0.1 C ar 3.0 ～ 4.2 V, a chynyddir yr ICE o 82. 35% i 87. 80%; SiO|NCM Mae ICE y batri llawn wedi cynyddu o 56.78% heb ei gysylltu i 88.12% ar ôl cyn-lithiad.

3. Powdr silicide lithiwm

O'i gymharu â'r SLMP maint micron, mae maint (100-200 nm) powdr hunanladdiad nano-lithiwm (LixSi) yn llai, sy'n fwy ffafriol i wasgariad yn yr electrod negyddol. Yn ogystal, mae LixSi eisoes mewn cyflwr estynedig, ac ni fydd y newid cyfaint yn ystod y cylch yn effeithio ar strwythur yr electrod cyfan. Ar hyn o bryd, prin yw'r astudiaethau ar ychwanegion ychwanegiad lithiwm LixSi, a dim ond J. Zhao et al. wedi astudio gwella perfformiad a sefydlogrwydd ychwanegiad lithiwm LixSi' s. Mewn awyrgylch argon, defnyddir adwaith aloi silicon a lithiwm metelaidd yn 200 ℃ i syntheseiddio deunydd LixSi wedi'i orchuddio â Li2O. Codwyd a rhyddhawyd y system hanner cell ar 0.05 C ar 0.01 ～ 1.00 V. Ar ôl ychwanegu 15% LixSi, cynyddodd ICE yr electrod negyddol silicon o 76% i 94%; cynyddodd y microspheres carbon mesophase (MCMB) gyda 9% LixSi wedi'i ychwanegu) ICE o 75% i 99%; Cynyddodd ICE o anod graffit gyda 7% LixSi o 87% i 99%. Yn y system batri lawn, cynyddodd ICE y graffit|batri LiFePO4 gyda 7% LixSi o 77. 6% i 90.8%, ac mae ganddo allu uwch yn y prawf beicio dilynol.

Mae gan y LixSi syntheseiddiedig berfformiad da wrth ailgyflenwi lithiwm, ond dim ond mewn aer sych y gall gynnal sefydlogrwydd cymharol. Ar ôl bod yn agored i aer sych gyda phwynt gwlith o -50 ℃ am 5 diwrnod, mae'r cynhwysedd yn gostwng 30% ac yn gwbl anactif yn yr amgylchedd aer. Er mwyn gwella sefydlogrwydd LixSi, gellir defnyddio 1-fluorodecane i leihau wyneb y gronynnau i ffurfio gorchudd trwchus. Ar ôl i'r LixSi wedi'i orchuddio gael ei roi mewn aer sych am 5 diwrnod, nid oes bron i wanhau. Ar ôl cael ei roi mewn aer gyda lleithder cymharol o 10% am 6 awr, o dan yr amodau o 0.01 i 1. 00 V a 0.02 C, y gymhareb Mae'r cynhwysedd yn dal i fod mor uchel ag 1 604 mAh / g, a'r gyfradd cadw capasiti yn cyrraedd 77%. Ychwanegwch 5% at yr electrod graffit negyddol ar gyfer ailgyflenwi lithiwm. O dan yr amodau o 0.005 i 1.500 V a 0.05 C, mae'r ICE yn cynyddu o 87.0% i 96.7%. Er mwyn gwella sefydlogrwydd LixSi ymhellach, gellir defnyddio SiO a SiO2 yn lle Si fel deunyddiau crai i syntheseiddio deunyddiau cyfansawdd LixSi-Li2O. Ar ôl i'r deunydd cyfansawdd gael ei roi mewn aer gyda lleithder cymharol o 40% am 6 awr, mae'r cynhwysedd penodol mor uchel ag 1 240 mAh / g o dan yr amodau o 0.01 i 1. 00 V a 0.02 C. Mae'r cyfansawdd LixSi-Li2O mae deunyddiau a syntheseiddiwyd o'r ddau ddeunydd crai i gyd yn dangos perfformiad ailgyflenwi lithiwm rhagorol.

4. Toddiant dyfrllyd halen lithiwm electrolytig ar gyfer ailgyflenwi lithiwm

P'un a yw'n defnyddio ffoil lithiwm, SLMP neu bowdr silicide lithiwm i ategu lithiwm, mae'n cynnwys defnyddio lithiwm metelaidd. Mae metel lithiwm yn ddrud, mae ganddo weithgaredd uchel, ac mae'n anodd ei weithredu. Mae angen costau uchel ar gyfer storio a chludo. Os nad yw'r broses atodi lithiwm yn cynnwys lithiwm metelaidd, gall arbed costau a gwella perfformiad diogelwch. HT Zhou et al. ailgyflenwi lithiwm ar gyfer silicon trwy electrolyzing hydoddiant dyfrllyd Li2SO4 mewn cell electrolytig. Mae'r electrod aberthol yn wifren gopr wedi'i throchi yn Li2SO4. Dangosir yr adwaith ailgyflenwi lithiwm yn fformiwla (1):

Y MnOx|Si batri llawn ar ôl electrolysis ar gerrynt o 1 A / g am 4.2 h, y MnOx wedi'i ategu â lithiwm|Profwyd batri Si ar 0.5 ~ 3. 8 V, 0.5 C, 1.0 C, 2.0 C, 4 Y galluoedd penodol o 0 C ac 8. 0 C yw 160 mAh / g, 136 mAh / g, 122 mAh / g, 108 mAh / g a 92 mAh / g, yn y drefn honno.

Technoleg Ychwanegol Lithiwm Cadarnhaol

O'i gymharu â'r ychwanegiad lithiwm electrod negyddol hynod anodd a mewnbwn uchel, mae'r ychwanegiad lithiwm electrod positif yn llawer symlach. Ychwanegiad lithiwm electrod positif nodweddiadol yw ychwanegu ychydig bach o ddeunydd gallu uchel yn ystod y broses o gymysgu'r electrod positif. Yn ystod y broses codi tâl, mae Li + yn cael ei dynnu o'r deunydd gallu uchel i ychwanegu at golli capasiti anadferadwy'r gwefr gyntaf a'i ollwng. Ar hyn o bryd, mae'r deunyddiau a ddefnyddir fel ychwanegion atodiad lithiwm electrod positif yn cynnwys yn bennaf: cyfansoddion llawn lithiwm, nanogyfansoddion yn seiliedig ar adweithiau trosi, a chyfansoddion lithiwm deuaidd.

1. Cyfansoddyn llawn lithiwm

G. Gabrielli et al. defnyddio deunyddiau llawn lithiwm Li1 + x Ni0. 5 Mn1. 5O4 i wneud iawn am golli capasiti anadferadwy'r Si-C | LiNi0. 5Mn1. Batri llawn 5O4. Mae gan y batri ag electrod positif cymysg gyfradd cadw capasiti o 75% ar 0.33 C ar 3. 00 i 4.78 V ar gyfer 100 cylch, tra bod y batri ag electrod positif LiNi0.5 Mn1.5 O4 yn ddim ond 51%. Yn ogystal, mae dwysedd ynni'r Si-C | LiNi0. 5 Mn1. Mae batri 5O4 sy'n defnyddio electrod positif cymysg 25% yn uwch nag un y graffit | LiNi0. 5Mn1. Batri 5O4.

Gellir defnyddio Li2NiO2 hefyd fel ychwanegyn atodiad lithiwm electrod positif, ond mae ei sefydlogrwydd yn yr awyr yn wael. MG Kim et al. defnyddio isopropocsid alwminiwm i addasu Li2NiO2 a deunydd Li2NiO2 wedi'i syntheseiddio sy'n sefydlog yn yr awyr ac wedi'i orchuddio ag alwmina, sy'n cael effaith ragorol ar ailgyflenwi lithiwm. LiCoO2 Unadded|batri llawn graffit, yr ICE o dan yr amodau o 2.75 ～ 4.20V, 0.2 C yw 92%, ac nid yw'r batri â 4% Li2NiO2 wedi'i ychwanegu bron yn colli gallu, ac nid yw dylanwadau ychwanegion yn effeithio ar berfformiad y gyfradd.

X. Su et al. ychwanegodd Li5FeO4 (LFO) at yr electrod positif LiCoO2 i wneud iawn am golli cynhwysedd yr electrod carbon caled negyddol yn ystod y gwefr gyntaf. Mae prawf hanner cell yn dangos: electrod positif LiCoO2 gyda 7% LFO wedi'i ychwanegu ar 0.1 C. Cynhwysedd penodol y gwefr a'r gollyngiad cyntaf (2.75 ~ 4.30V) yw 233 mAh / g a 160 mAh / g yn y drefn honno, a'r cyfrifon gallu anadferadwy. am 31%, sy'n ddigon i wneud iawn am golli capasiti anadferadwy cyntaf carbon caled 22%. Prawf batri llawn (2.75 ~ 4.30 V, 0.05 C) Mae'r canlyniadau'n dangos: LiCoO2 gyda 7% LFO wedi'i ychwanegu|Cynyddodd gallu cildroadwy batri llawn carbon caled 14%, cynyddodd dwysedd ynni 10%, a pherfformiad beiciau wedi'i wella, mae cyfradd cadw capasiti benodol y batri llawn ar ôl 50 cylch wedi cynyddu o lai na 90% i fwy na 95%. Ar gyfer electrod positif LiCoO2 gyda LFO, mae angen cynnal y broses o gymysgu a gorchuddio mewn awyrgylch anadweithiol, ac mae angen gwella sefydlogrwydd LFO yn yr amgylchedd aer.

2. Nanocomposites yn seiliedig ar adweithiau trosi

Er bod cyfansoddion llawn lithiwm wedi cyflawni rhai effeithiau fel ychwanegion ychwanegiad lithiwm, mae'r effaith ychwanegiad lithiwm cyntaf yn dal i gael ei gyfyngu gan gynhwysedd penodol is. Gall nanocompositau sy'n seiliedig ar yr adwaith trosi, oherwydd yr hysteresis foltedd gwefru / gollwng mawr, gyfrannu llawer iawn o lithiwm yn ystod gwefr gyntaf y batri, tra na all yr adwaith rhyng-gysylltiad lithiwm ddigwydd yn ystod y broses ollwng.

YM Sun et al. astudiodd berfformiad M / lithiwm ocsid (Li2O), fflworid M / lithiwm (LiF), M / lithiwm sylffid (Li2S) (M=Co, Ni a Fe) fel ychwanegion ychwanegiad lithiwm positif. Mae M / Li2O yn cael ei syntheseiddio trwy gymysgu MxOy a lithiwm tawdd mewn awyrgylch argon. Mae'r deunydd cyfansawdd syntheseiddiedig nano-Co / nano-Li2O (N-Co / N-Li2O) yn cael ei feicio yn 4. 1 ～ 2. 5 V ar 50 mA / g, mae'r gallu codi tâl penodol cyntaf yn cyrraedd 619 mAh / g, ac mae'r dim ond 10 mAh / g yw capasiti rhyddhau penodol; Ar ôl i N-Co / NLi2O ddod i gysylltiad ag aer amgylchynol am 8 awr, dim ond 51 mAh / g sy'n is na'r gwerth cychwynnol yw gallu penodol delithiation. Ar ôl 2 ddiwrnod, mae gallu penodol delithiation yn dal i fod yn 418 mAh / g. Mae'n dangos bod gan NCo / N-Li2O sefydlogrwydd amgylcheddol da a'i fod yn gydnaws â phroses gynhyrchu batris masnachol. Yn debyg i N-Co / N-Li2O, mae gan N-Ni / N-Li2O a N-Fe / N-Li2O hefyd allu gwefru penodol uwch (506 mAh / g a 631 mAh / g, yn y drefn honno) a gollyngiad isel iawn Y penodol gallu (yn y drefn honno 11 mAh / g a 19 mAh / g), perfformiad atodol lithiwm rhagorol.

Mae gan LiF gynnwys lithiwm uchel a sefydlogrwydd da, ac mae'n ddeunydd atodol lithiwm electrod positif posibl. Gall nanoddefnyddiau M / LiF a adeiladwyd gan yr adwaith trosi oresgyn problemau dargludedd LiF isel a dargludedd ïonig, potensial dadelfennu electrocemegol uchel, a chynhyrchion dadelfennu niweidiol, gan wneud LiF yn ychwanegyn ychwanegiad lithiwm electrod positif rhagorol. Mae gan LiF / Co gynhwysedd penodol o 520 mAh / g ar gyfer tynnu lithiwm yn 4.2 i 2.5 V, a chynhwysedd penodol o ddim ond 4 mAh / g ar gyfer mewnosod lithiwm, sy'n nodi y gall gallu ailgyflenwi lithiwm LiF / Co' s gyrraedd 516 mAh / g. Mae gan LiF / Fe gynhwysedd penodol o 532 mAh / g ar gyfer tynnu lithiwm a chynhwysedd penodol o 26 mAh / g ar gyfer mewnosod lithiwm yn 4. 3 i 2.5 V, sy'n dangos bod gan LiF / Fe allu ailgyflenwi lithiwm o 506 mAh / g . Y LiFePO4|Ychwanegodd hanner cell Li gyda 4.8% LiF / Co, a chyrhaeddodd gallu penodol y gwefr gyntaf gyda 0.1 C ar 2.5 ~ 4.2 V 197 mAh / g, sy'n uwch na 164 mAh y batri heb LiF / Co / g wedi cynyddu 20.1%, mae'r gallu rhyddhau penodol yn debyg, ac nid yw sefydlogrwydd beic yn cael ei effeithio gan ychwanegion.

Mae gallu damcaniaethol Li2S yn cyrraedd 1166 mAh / g, ond fel ychwanegyn atodiad lithiwm, mae angen datrys llawer o broblemau o hyd, megis cydnawsedd ag electrolyt, inswleiddio, a sefydlogrwydd amgylcheddol gwael. Mae astudiaethau wedi canfod y gall cyflwyno metelau i Li2 S i ffurfio deunyddiau cyfansawdd L2 S / M ddatrys y problemau hyn. Mae gan Li2S / Co, sy'n gyfuniad o CoS2 a Li metelaidd, gapasiti ailgyflenwi lithiwm o 670 mAh / g. Ychwanegodd yr electrod LFP gyda 4.8% Li2 S / Co, ar 2.5 i 4.2 V, cynhwysedd penodol y gwefr gyntaf gyda 0.1 C yw 204 mAh / g, sydd 42 mAh / g yn uwch na'r electrod heb adio g. Mae gan y Li2 S / Fe a syntheseiddiwyd gan FeS2 a Li metel allu ailgyflenwi lithiwm o 480 mAh / g. Er bod y gallu ailgyflenwi lithiwm yn is na Li2 S / Co, mae'r deunydd crai FeS2 yn llawn adnoddau ac yn isel mewn pris, felly mae gan Li2 S / Fe well gobaith cais masnachol. Er bod gan fwy o gyfansoddion llawn lithiwm allu ailgyflenwi lithiwm uwch, bydd nanogyfansoddion yn seiliedig ar adweithiau trosi yn gadael ocsidau metel anactif, fflworidau a sylffidau ar ôl ailgyflenwi lithiwm gyntaf, gan leihau dwysedd egni'r batri.

3. Cyfansoddyn lithiwm deuaidd

O'i gymharu ag ocsidau llawn lithiwm (tua 300 mAh / g) a deunyddiau cyfansawdd adwaith trosi (500-700 mAh / g), mae gallu damcaniaethol penodol cyfansoddion lithiwm deuaidd yn llawer uwch. Mae galluoedd penodol damcaniaethol Li2O2, Li2O a Li3N yn cyrraedd 1168 mAh / g, 1797 mAh / g a 2309 mAh / g yn y drefn honno, a dim ond ychydig bach o ychwanegiad sydd ei angen i gyflawni effaith ychwanegiad lithiwm tebyg. Yn ddamcaniaethol, gweddillion y deunyddiau hyn ar ôl ailgyflenwi lithiwm yw O2, N2, ac ati, y gellir eu disbyddu wrth ffurfio ffilm SEI y batri.

K. Park et al. daearwch Li3N masnachol i mewn i bowdr gyda maint gronynnau o 1 i 5 μm, a ddefnyddir fel ychwanegyn ychwanegiad lithiwm. Yn y system hanner cell, gydag 1% a 2% electrodau Li3N LiCoO2 wedi'u hychwanegu, y gallu gwefr penodol cyntaf gyda 0.1 C ar 3.0 i 4.2 V yw 167.6 mAh / g a 178.4 mAh / g, cynyddodd y LiCoO2 puraf 18. mAh / g a 28.7 mAh / g. Ar ôl ychwanegu 2% Li3N, cynhwysedd rhyddhau LiCoO2|Batri SiOx / C @ Si ar 0.5 C ar 1.75 i 4. Mae 15 V 11% yn uwch na batri heb ychwanegion. Er mwyn datrys problem dargludedd yr electrod cymysg, mae Li3N yn cael ei ddyddodi ar wyneb yr electrod LiCoO2 i leihau'r effaith ar ddargludedd yr electrod. Mae gan y batri llawn gydag ychwanegion 5% wedi'i adneuo ar wyneb yr electrod positif gapasiti rhyddhau penodol o 126.3 mAh / g, sydd 14.6 mAh / g yn uwch na'r batri heb ychwanegion, ac mae'r perfformiad cyfradd yn debyg i berfformiad y cylch. Yn ogystal, gall llwytho Li3N ar wyneb electrod sych osgoi anghydnawsedd Li3N â'r toddydd slyri (fel methylpyrrolidone).

YJ Bie et al. Li2O2 wedi'i fasnacheiddio cymysg â LiNi0. 33 Co0. 33 Mn0. 33 O2 (NCM) i wneud iawn am y golled lithiwm yn ystod gwefr gyntaf yr electrod graffit negyddol. Mae'r NCM yn yr electrod hybrid yn chwarae rôl ddeuol o ddeunydd gweithredol a catalydd. Er mwyn cataleiddio dadelfennu Li2O2 yn effeithlon, ychwanegwyd 1% NCM-6 h (NCM a gafwyd trwy felino peli am 6 h) at yr electrod positif. Graffit|Mae batri llawn NCM / NCM-6 h / 2% Li2O2 yn cael ei wefru a'i ollwng ar 2.75 ～ 4.60 V, a'r gallu penodol cildroadwy cyntaf o 0.1 C yw 207.1mAh / g, sydd 7 yn uwch na graffit|Batri llawn NCM 8%; 0.3 C capasiti penodol cildroadwy yw 165.4 mAh / g, sydd 20. 5% yn uwch na graffit|Batri llawn NCM. Mae profion wedi dangos y bydd yr ocsigen a ryddheir trwy ddadelfennu Li2O2 yn bwyta'r Li + cyfyngedig yn y batri llawn, gan arwain at ddirywiad capasiti sylweddol yn y batri llawn gyda Li2O2, ond gellir adfer y cynhwysedd ar ôl i'r nwy fod rhyddhau. Gwneir y tâl cyntaf ar y batri yn y broses gynhyrchu wirioneddol mewn system agored. Bydd y nwy a ffurfir trwy ffurfio ffilm SEI a rhai adweithiau ochr yn cael ei ollwng cyn ei selio, felly gellir lleihau dylanwad rhyddhau O2.

A. Abouimrane et al. astudiodd effaith Li2O maint micron fel ychwanegyn atodiad lithiwm electrod positif. 20% wedi'i ychwanegu at Li2O SiO-SnCoC|Li1. 2Ni0. 15Mn0. 55Co0. Batri llawn 1O2, gyda 10 mA / g ar 2.0 ~ 4. Cylch 5 V, cynyddodd y capasiti rhyddhau cyntaf cyntaf o 176 mAh / g i 254 mAh / g. Mae'r canlyniadau arbrofol yn dangos bod y deunydd lithiwm-gyfoethog Li1. 2Ni0. 15Mn0. 55Co0. Mae 1O2 yn chwarae rôl ddeuol deunydd gweithredol a catalydd.