1,3propenesultone 소개
1,3- 프로 펜 네일 톤 (PST) 은 분자 공식 C ₃H₆OAS 및 분자량 120.13을 갖는 불포화 순환 설포 네이트 에스테르이다. 융점은 83-84 ° C이고 비등점은 0.1 mmHg에서 118 ° C입니다. 1950 년대 후반에 처음보고 된 PST에는 탄소-탄소 이중 결합과 설포 네이트 링이 모두 포함되어 있으며, 이는 1,3-Propanesultone (1,3-ps)보다 높은 감소 전위를 부여합니다. 이를 통해 PST는 전극 표면에서 우선적으로 분해되고 안정적인 고체 전해질 간간 (SEI)을 형성 할 수 있습니다. [1] 2002 년 Mitsui Chemicals의 Hibara와 동료들은 처음으로 리튬 이온 배터리의 전해질 첨가제로 PST를 제안했습니다. [2] 1,3-ps와 비슷한 분해 메커니즘과 구조적 유사성으로 인해 PST는 1,3-Ps의 대안으로 간주됩니다.
리튬-이온 배터리에 1,3- 프로 펜스 룰톤의 적용
주요 전해질 첨가제로서, 1,3- 프로 펜스 룰톤 (PST)은 리튬 이온 배터리의 전체 전기 화학적 성능을 현저하게 향상시킵니다. 기본 메커니즘은 캐소드 및 애노드 표면 모두에서 우선적 산화 환원 반응을 겪는 능력에있어서 안정적이고 균일 한 고체 전해질 간 인터페이스 (SEI)를 형성한다. 구체적인 개선은 다음 세 가지 측면에서 나타납니다.
1. 가스 생성을 억제하고 고온 성능을 향상시킵니다
KJ Nelson과 동료들은 NCM111/흑연 셀에서 PST의 효과를 조사한 결과 2 % PST를 함유 한 배터리가 2 % VC 대조군보다 고온 저장 및 사이클링 동안 가스가 상당히 적은 가스를 생성한다는 것을 발견했습니다. PST는 고온 배터리 첨가제로 사용됩니다. PST는 60 ° C에서 저장 안정성을 향상시키고, 전압 붕괴를 억제하며, 저장 중에 임피던스 성장을 억제 할 수 있습니다. [3]
2. 음극 안정성을 향상시킵니다
Bin Li et al. [4]는 1,3- 프로 펜스 룰톤 (PST)이 LIMNOO ₄ 음극의 안정성을 향상 시킨다는 것을 입증했다. 전하 - 차지 사이클링 동안, mn³⁺의 존재는 Jahn -Teller 효과를 유발하고, 구조를 불안정화하고, 파쇄 입자를 파괴하고, 심각한 Mn 3+ 용해를 촉진하는데,이 모든 것은 사이클 수명을 분해합니다. 5 % PST를 함유하는 세포는 Mn³⁺ 침출을 억제하여 음극 안정성을 향상시키고 사이클링 성능을 현저하게 향상시키는 강력한 캐소드-전해질 간간을 형성합니다.
3. 고용량 음극 및 고전압 리튬 배터리와 호환
리튬이 풍부한 산화물은 미래의 배터리에 대한 고 에너지 밀도 요구 사항을 충족시키는 가장 유망한 캐소드 중 하나이지만, 격자 불안정성으로 인한 층에서 스피넬 구조로의 위상 변환은 사이클링 안정성과 실제로 접근 가능한 용량에 대한 심각한 도전을 나타냅니다. 고전압 Li- 풍부 MN 기반 시스템에서 Wenqiang Tu et al. 2 % PST는 LI-리치 캐소드의 안정성을 향상시키고 초기 방전 용량을 증가 시키며 리튬 이온 배터리의 사이클링 성능을 현저하게 향상 시킨다는 것을 발견했습니다. [5]
다른 분야
1,3- 프로펜스 룰톤 (PST)은 단일 분자 내에 탄소-탄소 이중 결합, 5 원 고리 및 설 포닐 그룹을 포함합니다. 설포 닐 부분의 5 원 사이클의 높은 고리 균주 및 설포 닐 부분의 강한 전자-감소 효과는 PST가 탁월한 반응성을 공동으로 부여하여 농약 및 제약 합성 둘 다에서 귀중한 중간체가된다. [6]
참조
[1] Bo Tong, Ziyu Song, Huihai Wan 등. 리튬 이온 배터리를위한 전해질 첨가제로서의 황 함유 화합물 [J]. Infomat., 2021, 3, 1-29.
[2] Hibara A, Ishida T. 전해질을 사용한 2 차 배터리 및 전해질 첨가제 [P]. JP2002329528a, 2002.
[3] KJ Nelson, Jian Xia, Jr Dahn. 리튬 이온 파우치 세포에서 다양한 Prop-1-ENE-1,3- 소턴 함량의 효과에 대한 연구 [J]. J. 전기 화학. Soc., 2014, 161, A1884-A1889.
[4] Bin Li, Yaqiong Wang, Haibo Rong 등. LIMN 2O 4 /흑연 배터리 [J]의 양극 및 음극에 고체 전해질 계면을 형성하는 능력을 갖는 새로운 전해질. J. Mater. 화학 A, 2013, 1, 12954-12961.
[5] Wenqiang TU, Yucheng Wen, Changchun Ye 등. 전체 세포에서 리튬-풍부 산화물 음극의 위상 형질 전환 및 흑연 양극에 대한 고체 전해질 간간에 의한 억제. 에너지 환경. 마트. 2020, 3, 19-28.
[6] Yugui Jiang, Yeqin Weng, Chao Zhang. 1,3propenesultone을 준비하는 방법 [P]. CN118146188, 2024.
PST의 기술적 과제 및 최적화 전략
PST가 단독 전해질 첨가제로 사용될 때, 그것은 양극에 과도하게 두꺼운 SEI 층을 형성하여 셀 임피던스를 증가시키는 경향이있다.
현재 주류 대책 :
1. 정확한 복용량 제어;
2. 얇지 만 강력한 하이브리드 간기를 구축하기 위해 낮은 임피던스 첨가제와 공동 사용;
3. 전하 전환 저항성을 더욱 감소시키기위한 기능 분자 설계 또는 용매 구조 튜닝.
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