รู้เบื้องต้นเกี่ยวกับ 1,3-propenesultone
1,3-propenesultone (PST) เป็นเอสเตอร์ sulfonate แบบไม่อิ่มตัวที่ไม่อิ่มตัวด้วยสูตรโมเลกุลC₃h₆o₃sและน้ำหนักโมเลกุล 120.13 มันมีจุดหลอมเหลว 83-84 ° C และจุดเดือด 118 ° C ที่ 0.1 mmHg รายงานครั้งแรกในช่วงปลายทศวรรษ 1950 PST มีทั้งพันธะคาร์บอน-คาร์บอนคู่และแหวนซัลโฟเนตซึ่งมอบให้กับศักยภาพการลดลงที่สูงกว่า 1,3-propanesultone (1,3-ps) สิ่งนี้ช่วยให้ PST สามารถย่อยสลายได้บนพื้นผิวอิเล็กโทรดและสร้างอิเล็กโทรไลต์อินเตอร์เฟสของแข็ง (SEI) ที่มั่นคง [1] ในปี 2545 Hibara และเพื่อนร่วมงานที่ Mitsui Chemicals เสนอ PST เป็นครั้งแรกในฐานะสารเติมแต่งอิเล็กโทรไลต์สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน [2] เนื่องจากความคล้ายคลึงกันของโครงสร้างกับ 1,3-ps และกลไกการสลายตัวที่เปรียบเทียบได้ PST จึงถือเป็นทางเลือกแทน 1,3-ps
การประยุกต์ใช้ 1,3-propenesultone ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
ในฐานะที่เป็นสารเติมแต่งอิเล็กโทรไลต์ที่สำคัญ 1,3-propenesultone (PST) ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพทางเคมีไฟฟ้าโดยรวมของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน กลไกพื้นฐานอยู่ในความสามารถในการรับปฏิกิริยารีดอกซ์พิเศษทั้งบนพื้นผิวแคโทดและแอโนดซึ่งจะสร้างอิเล็กโทรไลต์อินเตอร์เฟสที่มั่นคงและสม่ำเสมอและสม่ำเสมอ (SEI) การปรับปรุงเฉพาะจะปรากฏในสามด้านต่อไปนี้
1. ยับยั้งการสร้างก๊าซและเพิ่มประสิทธิภาพอุณหภูมิสูง
KJ Nelson และเพื่อนร่วมงานตรวจสอบผลกระทบของ PST ในเซลล์ NCM111/กราไฟท์และพบว่าแบตเตอรี่ที่มี 2 % PST สร้างก๊าซน้อยลงอย่างมีนัยสำคัญในระหว่างการจัดเก็บอุณหภูมิสูงและการขี่จักรยานมากกว่ากลุ่มควบคุม 2 % VC PST ใช้เป็นสารเติมแต่งแบตเตอรี่อุณหภูมิสูง PST สามารถปรับปรุงความเสถียรในการจัดเก็บที่ 60 ° C ยับยั้งการสลายตัวของแรงดันไฟฟ้าและยับยั้งการเติบโตของอิมพีแดนซ์ในระหว่างการจัดเก็บ [3]
2. เพิ่มเสถียรภาพของแคโทด
Bin Li et al. [4] แสดงให้เห็นว่า 1,3-propenesultone (PST) ปรับปรุงความเสถียรของ cathodes limn₂o₄ ในระหว่างการปั่นจักรยาน - พุ่งออกมาการปรากฏตัวของMn³⁺จะกระตุ้นให้เกิดผล Jahn - Teller ทำให้โครงสร้างไม่มั่นคงอนุภาคที่แตกหักและส่งเสริมการสลายตัวของ Mn 3+ อย่างรุนแรงซึ่งทั้งหมดจะลดอายุการใช้งานวงจร เซลล์ที่มี 5 % PST เป็นรูปแบบ cathode-electrolyte interphase ที่มีประสิทธิภาพซึ่งยับยั้งการชะล้างMN³⁺ซึ่งจะช่วยเพิ่มความเสถียรของแคโทดและปรับปรุงประสิทธิภาพการขี่จักรยานอย่างเห็นได้ชัด
3. เข้ากันได้กับแคโทดความจุสูงและแบตเตอรี่ลิเธียมแรงดันสูง
ลิเธียมที่อุดมไปด้วยออกไซด์เป็นหนึ่งในแคโทดที่มีแนวโน้มมากที่สุดที่ตรงตามข้อกำหนดความหนาแน่นของพลังงานสูงสำหรับแบตเตอรี่ในอนาคต แต่การเปลี่ยนแปลงเฟสจากชั้นเป็นโครงสร้างสปิเนลที่เกิดจากความไม่แน่นอนของตาข่ายนำเสนอความท้าทายที่รุนแรงต่อความมั่นคงในการขี่จักรยานและความสามารถที่เข้าถึงได้จริง ในระบบที่ใช้ Li-Rich MN แรงดันสูง Wenqiang Tu et al. พบว่า 2 % PST ช่วยเพิ่มความเสถียรของแคโทด Li-Rich เพิ่มความสามารถในการปล่อยเริ่มต้นและปรับปรุงประสิทธิภาพการขี่จักรยานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอย่างชัดเจน [5]
สาขาอื่น ๆ
1,3-propenesultone (PST) รวมพันธะคู่คาร์บอน-คาร์บอนแหวนห้าสมาชิกและกลุ่ม sulfonyl ภายในโมเลกุลเดียว สายพันธุ์วงแหวนสูงของวัฏจักรห้าสมาชิกและผลกระทบจากการถอนอิเล็กตรอนที่แข็งแกร่งของ sulfonyl moiety ร่วมกันทำให้ PST ร่วมกับปฏิกิริยาที่ยอดเยี่ยมทำให้มันเป็นสื่อกลางที่มีค่าทั้งในการสังเคราะห์ทางการเกษตรและเภสัชกรรม [6]
การอ้างอิง
[1] Bo Tong, Ziyu Song, Huihai Wan, et al. สารประกอบที่มีซัลเฟอร์เป็นสารเติมแต่งอิเล็กโทรไลต์สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน [J] Infomat., 2021, 3, 1-29
[2] Hibara A, Ishida T. อิเล็กโทรไลต์ที่ไม่ได้เป็นน้ำ, แบตเตอรี่ทุติยภูมิโดยใช้อิเล็กโทรไลต์และสารเติมแต่งสำหรับอิเล็กโทรไลต์ [P] JP2002329528A, 2002
[3] KJ Nelson, Jian Xia, Jr Dahn การศึกษาผลกระทบของเนื้อหา Prop-1-ene-1,3-sultone ที่แตกต่างกันในเซลล์กระเป๋าลิเธียมไอออน [J] J. Electrochem Soc., 2014, 161, A1884-A1889
[4] Bin Li, Yaqiong Wang, Haibo Rong, et al. อิเล็กโทรไลต์ใหม่ที่มีความสามารถในการสร้างอินเทอร์เฟซอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งบนขั้วบวกและแคโทดของแบตเตอรี่ LIMN 2 O 4 /กราไฟท์ [J] J. Mater. เคมี A, 2013, 1, 12954-12961
[5] Wenqiang Tu, Yucheng Wen, Changchun Ye, et al. การเปลี่ยนแปลงเฟสของแคโทดออกไซด์ที่อุดมไปด้วยลิเธียมในเซลล์เต็มรูปแบบและการปราบปรามโดยอิเล็กโทรไลต์อินเตอร์เฟสของแข็งบนกราไฟท์ขั้วบวก Energy Environ Mater. 2020, 3, 19-28
[6] Yugui Jiang, Yeqin Weng, Chao Zhang วิธีการเตรียม 1,3-propenesultone [P] CN118146188, 2024
ความท้าทายทางเทคนิคและกลยุทธ์การเพิ่มประสิทธิภาพสำหรับ PST
เมื่อใช้ PST เป็นสารเติมแต่งอิเล็กโทรไลต์เพียงอย่างเดียวก็มีแนวโน้มที่จะสร้างชั้น SEI หนาเกินไปบนขั้วบวกเพิ่มความต้านทานของเซลล์
การตอบโต้กระแสหลักในปัจจุบัน:
1. การควบคุมปริมาณที่แม่นยำ;
2. ใช้ร่วมกับสารต้านทานความต้านทานต่ำเพื่อสร้างเฟสไฮบริดแบบบาง แต่แข็งแรง
3. การออกแบบโมเลกุลหรือการปรับโครงสร้างโครงสร้างการแก้ปัญหาเพื่อลดความต้านทานต่อการถ่ายโอนประจุ
PST แห่งเชียร์
เชียร์มุ่งมั่นที่จะนวัตกรรมทางเทคนิคอย่างต่อเนื่องและการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการและประสบความสำเร็จในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ PST เกรดพรีเมี่ยมด้วยข้อได้เปรียบหลักดังต่อไปนี้:
ความบริสุทธิ์สูงเป็นพิเศษ: อย่างสม่ำเสมอ ≥ 99.5 %
คุณภาพที่เชื่อถือได้: การผลิตขั้นสูงและการรับประกัน QC อย่างเข้มงวดรับประกันความสอดคล้องแบบแบทช์กับแบทช์ที่ยอดเยี่ยมและความมั่นคงในระยะยาว
Secure Supply: กำลังการผลิตขนาดใหญ่และห่วงโซ่อุปทานที่แข็งแกร่งซึ่งให้บริการอุตสาหกรรมลิเธียมแบตเตอรี่มานานหลายปี
Superior Service: นอกเหนือจากผลิตภัณฑ์ระดับสูงแล้วเรายังให้การตอบสนองอย่างรวดเร็วและการสนับสนุนทางเทคนิคแบบเต็มสเปกตรัมที่ได้รับการสนับสนุนโดยความเชี่ยวชาญด้านการใช้งานที่ลึก