مقدمة إلى 1،3-propenesultone
1،3-propenesultone (PST) عبارة عن استر السلفونات الدوري غير المشبع مع الصيغة الجزيئية c₃h₆o₃ ووزن جزيئي 120.13. لديها نقطة انصهار من 83-84 درجة مئوية ونقطة الغليان 118 درجة مئوية عند 0.1 مم زئبق. ذكرت لأول مرة في أواخر الخمسينيات من القرن الماضي ، يحتوي PST على رابطة مزدوجة الكربون والكربون وحلقة سلفونات ، والتي تمنحها مع إمكانية انخفاض أعلى من 1،3 بروبانيسولتي (1،3-PS). هذا يسمح لـ PST بالتحلل بشكل تفضيلي على سطح القطب وتشكيل طور إلكتروليت صلب مستقر (SEI). [1] في عام 2002 ، اقترح Hibara وزملاؤه في Mitsui Chemicals أولاً PST كمضاف كهربائي لبطاريات الليثيوم أيون. [2] بسبب تشابهها الهيكلي مع 1،3-PS وآلية تحلل مماثلة ، تعتبر PST بديلاً لـ 1،3-PS.
تطبيق 1،3-propenesultone في بطاريات الليثيوم أيون
كمضاف رئيسي للإلكتروليت ، يعزز 1،3-propenesultone (PST) بشكل ملحوظ الأداء الكهروكيميائي الكلي لبطاريات الليثيوم أيون. تكمن الآلية الأساسية في قدرتها على الخضوع لتفاعلات الأكسدة والاختزال التفضيلية على كل من أسطح الكاثود والأنود ، وبالتالي تشكيل طور إلكتروليت ثابت وموحد (SEI). تتجلى التحسينات المحددة في الجوانب الثلاثة التالية.
1. قمع توليد الغاز ويعزز أداء درجات الحرارة العالية
قام KJ Nelson وزملاؤه بالتحقيق في تأثير PST في خلية NCM111/الجرافيت ووجد أن البطاريات التي تحتوي على 2 ٪ من PST تولد غازًا أقل بكثير أثناء تخزين درجة الحرارة العالية وركوب الدراجات من مجموعة التحكم 2 ٪ VC. يتم استخدام PST كمضاف للبطارية عالية درجة الحرارة. يمكن لـ PST تحسين استقرار التخزين عند 60 درجة مئوية ، وتسوس الجهد المثبت ، وتقييد نمو المعاوقة أثناء التخزين. [3]
2. تعزيز استقرار الكاثود
بن لي وآخرون. [4] أظهر أن 1،3-بروبنيسولتيون (PST) يحسن استقرار الكاثودات limn₂o₄. أثناء ركوب الدراجات الشحنة ، يؤدي وجود Mn⁺⁺ إلى تأثير Jahn -teller ، وزعزعة الاستقرار في الهيكل ، وجزيئات التكسير ، وتعزيز انحلال Mn 3+ الحاد ، وكلها تتحلل حياة الدورة. تشكل الخلايا التي تحتوي على 5 ٪ PST طورًا قويًا للكاثود الكهربائي الذي يقمع Mn⁺ ⁺ ، وبالتالي تعزيز استقرار الكاثود وتحسين أداء ركوب الدراجات بشكل ملحوظ.
3. متوافق مع الكاثودات عالية السعة وبطاريات الليثيوم عالية الجهد
يعد الأكسيد الغني بالليثيوم أحد أكثر الكاثودات الواعدة التي تلبي متطلبات كثافة الطاقة العالية للبطاريات في المستقبل ، ولكن تحول الطور من طبقة إلى بنية الإسبنيل الناتجة عن عدم استقرار شعرية يمثل تحديًا شديدًا لاستقرار ركوب الدراجات والقدرة التي يمكن الوصول إليها فعليًا. في نظام عالي الجهد LI الغني MN ، Wenqiang Tu et al. وجدت أن 2 ٪ PST يعزز استقرار الكاثود الغني LI ، ويزيد من قدرة التفريغ الأولية ، ويحسن بشكل ملحوظ أداء ركوب الدراجات لبطاريات الليثيوم أيون. [5]
حقول أخرى
يتضمن 1،3-propenesultone (PST) رابطة مزدوجة الكربون والكربون ، وحلقة من خمسة أعضاء ، ومجموعة سلفونيل داخل جزيء واحد. سلالة الحلقة العالية للدورة المكونة من خمسة أعضاء وتأثير القوي للإلكترون من شدة السلفونيل تمنح PST مع تفاعل استثنائي ، مما يجعلها وسيطة قيمة في كل من التزامات الزراعية والصيدلانية. [6]
مراجع
[1] Bo Tong ، Ziyu Song ، Huihai Wan ، et al. المركبات التي تحتوي على الكبريت كإضافات كهربائية لبطاريات الليثيوم أيون [J]. Infomat. ، 2021 ، 3 ، 1-29.
[2] Hibara A ، Ishida T. electrolete غير المائي ، البطارية الثانوية باستخدام المنحل بالكهرباء ، والإضافة للكهرباء [P]. JP2002329528A ، 2002.
[3] KJ Nelson ، Jian Xia ، Jr Dahn. دراسات حول تأثير محتوى prop-1-ene-1،3-sultone في خلايا حقيبة ليثيوم أيون [J]. J. Electrochem. Soc. ، 2014 ، 161 ، A1884-A1889.
[4] Bin Li ، Yaqiong Wang ، Haibo Rong ، et al. كهربائي جديد مع القدرة على تكوين واجهة كهربائية صلبة على الأنود والكاثود لبطارية Limn 2 O 4 /Graphite [J]. جيه ماتر. الكيميائي. A ، 2013 ، 1 ، 12954-12961.
[5] Wenqiang Tu ، Yucheng Wen ، Changchun Ye ، et al. تحول الطور للكاثود الأكسيد الغني بالليثيوم في الخلية الكاملة وقمعه عن طريق الطور الإلكتروليت الصلب على أنود الجرافيت. Environ Environ. الأم. 2020 ، 3 ، 19-28.
[6] Yugui Jiang ، Yeqin Weng ، Chao Zhang. طريقة لإعداد 1،3-propenesultone [P]. CN118146188 ، 2024.
التحديات الفنية واستراتيجيات التحسين ل PST
عندما يتم استخدام PST كمضاف كهربائي وحيد ، فإنه يميل إلى تكوين طبقة SEI سميكة للغاية على الأنود ، مما يرفع معاوقة الخلايا.
التدابير المضادة السائدة الحالية:
1. السيطرة على الجرعة الدقيقة ؛
2. الاستخدام المشترك مع إضافات المعاوقة المنخفضة لبناء طور هجين رفيع ولكنه قوي ؛
3. التصميم الجزيئي الوظيفي أو ضبط بنية المذيبات لتقليل مقاومة نقل الشحن.
PST من CheerChem
تلتزم CheerChem بالابتكار الفني المستمر وتحسين العمليات ، وقد نجحت في تطوير منتج PST من الدرجة المتميزة مع المزايا الأساسية التالية:
نقاء فائقة عالية: باستمرار ≥ 99.5 ٪ .
جودة موثوقة: يضمن التصنيع المتقدم و QC صارمة الاتساق الممتاز للدفعة والاستقرار على المدى الطويل.
الإمداد الآمن: سعة واسعة النطاق وسلسلة توريد قوية خدمت صناعة الليثيوم لبراتية لسنوات.
خدمة فائقة: بالإضافة إلى المنتج من الدرجة الأولى ، فإننا نقدم الاستجابة السريعة والدعم الفني الكامل الطيف المدعوم من خبرة التطبيق العميق.