Pengenalan kepada 1,3-propenesultone
1,3-propenesultone (PST) adalah ester sulfonat siklik tak tepu dengan formula molekul c₃h₆o₃s dan berat molekul 120.13. Ia mempunyai titik lebur 83-84 ° C dan titik mendidih 118 ° C pada 0.1 mmHg. Pertama dilaporkan pada akhir 1950-an, PST mengandungi kedua-dua ikatan double karbon-karbon dan cincin sulfonat, yang memberikannya dengan potensi pengurangan yang lebih tinggi daripada 1,3-propanesultone (1,3-PS). Ini membolehkan PST untuk menguraikan secara sengaja pada permukaan elektrod dan membentuk interphase elektrolit pepejal yang stabil (SEI). [1] Pada tahun 2002, Hibara dan rakan sekerja di Mitsui Chemicals pertama mencadangkan PST sebagai bahan tambahan elektrolit untuk bateri lithium-ion. [2] Oleh kerana persamaan strukturnya kepada 1,3-PS dan mekanisme penguraian yang setanding, PST dianggap sebagai alternatif kepada 1,3-PS.
Permohonan 1,3-propenesultone dalam bateri lithium-ion
Sebagai bahan tambahan elektrolit utama, 1,3-propenesultone (PST) dengan ketara meningkatkan prestasi elektrokimia keseluruhan bateri lithium-ion. Mekanisme yang mendasari terletak pada keupayaannya untuk menjalani tindak balas redoks keutamaan pada kedua -dua permukaan katod dan anod, dengan itu membentuk interphase elektrolit pepejal yang stabil dan seragam (SEI). Penambahbaikan khusus ditunjukkan dalam tiga aspek berikut.
1. Menindas penjanaan gas dan meningkatkan prestasi suhu tinggi
KJ Nelson dan rakan sekerja menyiasat kesan PST dalam sel NCM111/grafit dan mendapati bahawa bateri yang mengandungi 2 % PST menghasilkan gas yang jauh lebih rendah semasa penyimpanan suhu tinggi dan berbasikal daripada kumpulan kawalan VC 2 %. PST digunakan sebagai bahan tambahan bateri suhu tinggi. PST boleh meningkatkan kestabilan penyimpanan pada suhu 60 ° C, pereputan voltan yang ditindas, dan menghalang pertumbuhan impedans semasa penyimpanan. [3]
2. Meningkatkan kestabilan katod
Bin Li et al. [4] menunjukkan bahawa 1,3-propenesultone (PST) meningkatkan kestabilan katod limn₂o. Semasa berbasikal caj caj, kehadiran Mn³⁺ mencetuskan kesan Jahn -Teller, menjejaskan struktur, zarah fraktur, dan mempromosikan pembubaran Mn 3+ yang teruk, yang semuanya merosakkan kehidupan kitaran. Sel-sel yang mengandungi 5 % PST membentuk interphase katod-elektrolit yang teguh yang menindas pencucuhan MN³, dengan itu meningkatkan kestabilan katod dan meningkatkan prestasi berbasikal dengan ketara.
3. Serasi dengan katod berkapasiti tinggi dan bateri litium voltan tinggi
Oxide yang kaya dengan lithium adalah salah satu katod yang paling menjanjikan yang memenuhi keperluan ketumpatan tenaga yang tinggi untuk bateri masa depan, tetapi transformasi fasa dari lapisan ke struktur spinel yang disebabkan oleh ketidakstabilan kisi memberikan cabaran yang teruk kepada kestabilan berbasikal dan kapasiti yang benar-benar dapat diakses. Dalam sistem berasaskan MN yang kaya dengan voltan tinggi, Wenqiang Tu et al. mendapati bahawa 2 % PST meningkatkan kestabilan katod kaya Li, meningkatkan kapasiti pelepasan awal, dan dengan ketara meningkatkan prestasi berbasikal bateri lithium-ion. [5]
Bidang lain
1,3-Propenesultone (PST) menggabungkan ikatan double karbon-karbon, cincin lima anggota, dan kumpulan sulfonyl dalam satu molekul tunggal. Ketegangan cincin tinggi kitaran lima anggota dan kesan elektron yang kuat dari sulfonyl moiety bersama-sama menganugerahkan PST dengan kereaktifan yang luar biasa, menjadikannya pertengahan yang berharga dalam kedua-dua sintesis agrokimia dan farmaseutikal. [6]
Rujukan
[1] Bo Tong, Ziyu Song, Huihai Wan, et al. Sebatian yang mengandungi sulfur sebagai bahan tambahan elektrolit untuk bateri lithium-ion [J]. Infomat., 2021, 3, 1-29.
[2] Hibara A, Ishida T. Electrolyte tidak berair, bateri sekunder menggunakan elektrolit, dan aditif untuk elektrolit [P]. JP2002329528A, 2002.
[3] KJ Nelson, Jian Xia, Jr Dahn. Kajian mengenai kesan kandungan prop-1-ene-1,3-sultone yang berbeza-beza dalam sel-sel kantung litium ion [J]. J. Electrochem. Soc., 2014, 161, A1884-A1889.
[4] Bin Li, Yaqiong Wang, Haibo Rong, et al. Satu elektrolit novel dengan keupayaan untuk membentuk antara muka elektrolit pepejal pada anod dan katod bateri LIMN 2 O 4 /grafit [J]. J. Mater. Chem. A, 2013, 1, 12954-12961.
[5] Wenqiang TU, Yucheng Wen, Changchun YE, et al. Transformasi fasa katod oksida yang kaya dengan lithium dalam sel penuh dan penindasannya oleh interphase elektrolit pepejal pada anod grafit. Tenaga persekitaran. Mater. 2020, 3, 19-28.
[6] Yugui Jiang, Yeqin Weng, Chao Zhang. Kaedah untuk menyediakan 1,3-propenesultone [P]. CN118146188, 2024.
Cabaran Teknikal dan Strategi Pengoptimuman untuk PST
Apabila PST digunakan sebagai tambahan elektrolit tunggal, ia cenderung membentuk lapisan SEI yang terlalu tebal pada anod, meningkatkan impedans sel.
Penangguhan arus perdana semasa:
1. Kawalan dos yang tepat;
2. Bersama dengan bahan tambahan impedans yang rendah untuk membina interphase hibrid yang nipis dan mantap;
3.
PST Cheerchem
CheerChem komited untuk inovasi teknikal dan pengoptimuman proses yang berterusan, dan telah berjaya membangunkan produk PST gred premium dengan kelebihan teras berikut:
Kesucian ultra tinggi: secara konsisten ≥ 99.5 % .
Kualiti yang boleh dipercayai: Pengilangan lanjutan dan QC yang ketat menjamin konsistensi batch-to-batch yang sangat baik dan kestabilan jangka panjang.
Bekalan Selamat: Kapasiti berskala besar dan rantaian bekalan yang mantap yang telah berkhidmat dalam industri bateri lithium selama bertahun-tahun.
Perkhidmatan Superior: Sebagai tambahan kepada produk peringkat atas, kami menawarkan tindak balas yang cepat dan sokongan teknikal spektrum penuh yang disokong oleh kepakaran aplikasi yang mendalam.