“阿科玛集团推出超高纯度锂盐LiFSI 可提高电池性能”

盖乌斯汽车新闻随着市场的迅速发展，锂离子电池需要更高的能量密度、更长的采用寿命、更高的电力表现。 据外国媒体报道，阿科马集团( arkema )的电池处理方案能够满足其中许多要求。 电极材料的研究进展处理了能量密度的问题，但新的电解质系统可以大大提高寿命和电力性能。 特别是lifsi，有望成为lipf6的高质量替代品之一，并被用作电解液中的锂盐。

(图像来源:电荷放电)

虽然目前lifsi主要用作电解质中的添加剂，但lipf6仍然是主要的锂盐。 少量的lifsi通过与固体电解质界面膜相互作用，提高低温性能、寿命、保存稳定性。

另外，通过大量采用lifsi代替lipf6，可以得到更好的性能。 通过使用lifsi代替lipf6，可以实现更高的离子传导率(图1a )和更高的电解质移动数。 这是因为，在nmc811/石墨电池中，与基于lipf6的电解质相比，基于lifsi的电解质具有高倍率性能(图1b )。

图1:lifsi电解质溶液的离子传导率和倍率性能

增加lifsi/lipf6的比率，可以提高45℃下的寿命和保存老化(日历老化，随时间发生的容量损失)。 这是因为lifsi具有较高的热稳定性和化学稳定性，比lipf6产生的hf更少。

向电解液中添加高浓度的lifsi(1wt%、4wt%、10wt% )，剩下的盐为lipf6。 经过200个循环后，nmc532/石墨单元的容量保持率提高(图2a )。

向电解液中加入10wt%的lifsi，而不是4wt%。 之后，在70℃、100% soc的条件下，将nmc/石墨池保存两周，容量恢复能力将更高。

图2:lifsi电解质的容量维持率和保存劣化

lifsi的另一个优点是溶解度高，有利于形成高浓度的电解液。 该电解质越来越受到关注，其盐/溶剂配位结构可以缓解或抑制电解液的易燃性、高压分解、锂金属负极上的枝晶生长。

在1m lifsi in dme中，以0.5 ma/cm²的电流密度进行枝晶试验，进行连续几天的锂剥离和电镀后，如强化池极化所表明的那样，注意到了枝晶的生长(图3a )。 另一方面，在高浓度电解质( 4m lifsi in dme )中，由于在锂金属上形成更稳定且紧凑的富锂固体电解质膜) sei，因此抑制了枝晶的生长(图3b )。

图3 :锂金属负极电池中的3:lifsi的性能

另外，不仅使用添加剂，在使用更高浓度的lifsi时，lifsi盐的纯度将发挥重要的作用。 特别是合成过程中产生的氟、硫酸盐或氯等一部分离子，即使是数百万分之一等少量，也会通过不同的机理对电池性能产生不良影响。 这增加了电解液在高压下的副反应，在sei中相互作用，引起锂电镀，引起铝集电器的腐蚀。

阿玛尔生产超高纯度产品foranext商标下的lifsi盐。 这种盐即使在没有lipf6的情况下，也能够比较有效地钝化铝(图4 )。 用4.4v的li/al电芯测量的剩余电流非常低，在EC/EMC(3:7，vol.) )中1m lifsi非常稳定。

图4:4.4v定时电流法

为了比较foranext® lifsi和市场上其他的lifsi，测量了lifsi水溶液中的ph值。 在循环或贮存中，酸性物质的存在可能形成hf，导致ph值下降，随着时间的推移，纯度也下降。 循环后，比较来自不同lifsi的水溶液中的ph值和容量保留率，发现超高纯度foranext® lifsi具有最佳性能(图5 )。 由于电容保持率依赖于特定杂质的性质，因此ph值和电容保持率之间并不一定有直接的关联。 但是，通过减少杂质总量，foranext® lifsi在经过200个循环后显示出最佳的容量保持率。 由此可知，大规模置换lipf6时，需要采用超高纯度lifsi。

图5 :来自不同lifsi的ph值和容量维持率

总结一下，在电解质中，使用lifsi部分代替lipf6，可以提高锂离子电池的倍率性能和容量保持性能。 lifsi也有望成为在锂金属电池等能量密度更高的新锂离子电池技术的开发中使用的lipf6的替代品。 其中，对于lifsi浓度高于添加剂量的应用，只有采用超高纯度lifsi才能实现最佳性能。 例如，下一个国家生命科学协会。