Wprowadzenie do 1,3-Propenesultone
1,3-propeńska (PST) jest nienasyconym cyklicznym estrem sulfonianowym o wzorze cząsteczkowym C₃h₆o₃s i masie cząsteczkowej 120,13. Ma temperaturę topnienia 83-84 ° C i temperaturę wrzenia 118 ° C przy 0,1 mmHg. Po raz pierwszy zgłoszony pod koniec lat 50. PST zawiera zarówno podwójne wiązanie węglowo-węglowe, jak i pierścień sulfonianowy, które wyposażają go o wyższy potencjał redukcji niż 1,3-propanezulton (1,3-PS). Umożliwia to PST preferencyjnie rozkładającą się na powierzchni elektrody i tworzyć stabilną stałe interfazę elektrolit (SEI). [1] W 2002 r. Hibara i współpracownicy w Mitsui Chemicals po raz pierwszy zaproponowali PST jako dodatek elektrolitu dla akumulatorów litowo-jonowych. [2] Ze względu na jego strukturalne podobieństwo do 1,3-PS i porównywalny mechanizm rozkładu, PST jest uważany za alternatywę dla 1,3-PS.
Zastosowanie 1,3-propeneltelton w akumulatorach litowo-jonowych
Jako kluczowy addytywny elektrolit, 1,3-propenelton (PST) znacznie zwiększa ogólną wydajność elektrochemiczną akumulatorów litowo-jonowych. Podstawowy mechanizm polega na jego zdolności do przejścia preferencyjnych reakcji redoks zarówno na powierzchniach katody, jak i anodowych, tworząc w ten sposób stabilną i jednolitą interfazę stałego elektrolitu (SEI). Konkretne ulepszenia przejawiają się w następujących trzech aspektach.
1. Tłumi wytwarzanie gazu i zwiększa wydajność w wysokiej temperaturze
KJ Nelson i współpracownicy badali wpływ PST w komórce NCM111/Graphit i stwierdzili, że akumulatory zawierające 2 % PST wygenerowały znacznie mniej gazu podczas przechowywania i cyklizacji o wysokiej temperaturze niż grupa kontrolna 2 % VC. PST jest używany jako dodatek baterii o wysokiej temperaturze. PST może poprawić stabilność przechowywania w 60 ° C, tłumić rozkład napięcia i powstrzymywać wzrost impedancji podczas przechowywania. [3]
2. Zwiększ stabilność katody
Bin Li i in. [4] wykazali, że 1,3-propenelton (PST) poprawia stabilność katod Limn₂o₄. Podczas cyklu ładowania ładowania obecność Mn³⁺ wywołuje efekt Jahna - Tellera, destabilizując strukturę, cząstki szczelinowania i promowanie ciężkiego rozpuszczania Mn 3+ , z których wszystkie degradują żywotność cyklu. Komórki zawierające 5 % PST tworzą solidną interfazę katod-elektrolt, która tłumi wymywanie Mn³⁺, zwiększając w ten sposób stabilność katodową i znacznie poprawiając wydajność rowerów.
3. Kompatybilne z katodami o dużej pojemności i akumulatorami litowymi o wysokim napięciu
Tlenek bogaty w lit jest jednym z najbardziej obiecujących katod, które spełniają wymagania o wysokiej gęstości energii dla baterii przyszłości, ale jego transformacja fazowa z warstwy do struktury spinelowej spowodowana niestabilnością sieci stanowi poważne wyzwanie dla stabilności rowerowej i faktycznie dostępnej pojemności. W systemie MN bogatym w wysokie napięcie Wenqiang Tu i in. stwierdzono, że 2 % PST zwiększa stabilność katody bogatej w Li, zwiększa początkową pojemność rozładowania i znacznie poprawia wydajność cykliczną akumulatorów litowo-jonowych. [5]
Inne pola
1,3-propenelton (PST) zawiera podwójne wiązanie węglowo-węglowe, pięcioczłonowy pierścień i grupę sulfonylową w jednej cząsteczce. Wysokie szczep cyklu pięcioczłonowego i silny efekt odciągający elektronę ugrupowania sulfonylowego łączą PST z wyjątkową reaktywnością, co czyni go cennym pośrednikiem zarówno w syntezie agrochemicznej, jak i farmaceutycznej. [6]
Odniesienia
[1] Bo Tong, Ziyu Song, Huihai Wan, i in. Związki zawierające siarkę jako dodatki elektrolitów dla akumulatorów litowo-jonowych [J]. Infomat., 2021, 3, 1-29.
[2] Hibara A, Ishida T. Elektrolitowy elektrolit, akumulator wtórny przy użyciu elektrolitu i addytyw dla elektrolitu [P]. JP2002329528A, 2002.
[3] KJ Nelson, Jian Xia, Jr Dahn. Badania wpływu o różnej zawartości prop-1-ENE-1,3-startonu w komórkach woreczków jonów litowych [J]. J. Electrochem. Soc., 2014, 161, A1884-A1889.
[4] Bin Li, Yaqiong Wang, Haibo Rong i in. Nowatorski elektrolit z możliwością utworzenia solidnego interfejsu elektrolitu na anodzie i katodzie limn 2 o 4 /grafitu [J]. J. Mater. Chem. A, 2013, 1, 12954-12961.
[5] Wenqiang TU, Yucheng Wen, Changchun YE, i in. Transformacja fazowa bogatej w litowo tlenkową katodą w pełnej komórce i jej supresja przez stałe interfazę elektrolitów na anodzie grafitowej. Energy Environ. Mater. 2020, 3, 19-28.
[6] Yugui Jiang, Yeqin Weng, Chao Zhang. Metoda przygotowania 1,3-propenelton [P]. CN118146188, 2024.
Wyzwania techniczne i strategie optymalizacji PST
Gdy PST jest używany jako jedyny addytywny elektrolit, ma tendencję do tworzenia nadmiernie grubej warstwy SEI na anodzie, podnosząc impedancję komórek.
Obecne środowiska głównego nurtu:
1. Precyzyjna kontrola dawkowania;
2. Współpracuj z niską impedancją, aby zbudować cienką, ale niezawodną hybrydową interfazę;
3. Funkcjonalna konstrukcja molekularna lub strojenie struktury solwatacji w celu dalszego zmniejszenia odporności na przenoszenie ładunku.
PST of Cheerchem
Cheerchem jest zaangażowany w ciągłe innowacje techniczne i optymalizację procesów i z powodzeniem opracował produkt PST klasy premium z następującymi podstawowymi zaletami:
Ultra-wysoka czystość: konsekwentnie ≥ 99,5 % .
Niezawodna jakość: Zaawansowana produkcja i rygorystyczna QC gwarantują doskonałą spójność partii i długoterminową stabilność.
Bezpieczny podaż: pojemność na dużą skalę i solidny łańcuch dostaw, który od lat obsługuje branżę litowo-bateriową.
Service Service: Oprócz produktu na najwyższym poziomie oferujemy szybką reakcję i wsparcie techniczne w pełnym spektrum, wspierane przez głęboką wiedzę specjalistyczną aplikacji.