The Influence of Solvents and Salts on the Properties of High-Voltage Cathode Materials
Loading...
Date
2015-07-24
ORCID
Advisor
Referee
Mark
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
ESG
Abstract
Lithium - ion batteries play an increasingly important role in the battery industry and they have become the dominant source of energy in the recent years, especially for portable electronic devices due to their high gravimetric energy density. This article examines the influence of mixtures of solvents with different combinations of lithium salts on the stability of two types of high-voltage cathode materials: LiNi0.5Mn1.5O4 and LiCr0.1Ni0.4Mn1.5O4 produced by a solid phase reaction. These materials were combined with several different electrolytes, cycled at various loads and higher temperature. Various combinations of solvents ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC) and Tetrahydrothiophene 1.1-dioxide (Sulfolane) were used for these measurements. Salts LiPF6 , LiNO3 and LiTFSI were used. The influence of solvents and salts on the properties of high-voltage cathode materials was tested by cycling at different current loads and by cycling at high temperature. It was found out, by LSV analysis, that the addition of Sulfolane increases the stability of electrolyte. The addition of chromium to the cathode material LiNi0.5Mn1.5O4 causes increasing of capacity and stability at high temperature. The combination of the cathode material LiCr0.1Ni0.4Mn1.5O4 with the electrolyte 1.5 M LiPF6 EC:DMC:Sulfolane 1:2:1 w/w/w leads to increased stability in comparison with other electrolytes.
Lithno-iontové baterie zastupují v bateriovém průmyslu čím dál větší roli a v posledních letech se stali dominantními zdroji energie především pro přenosná elektronická zařízení zásluhou svojí vysokou gravimetrickou energetickou hustotou. Tento článek se zabývá vlivem směsí rozpouštědel s různými kombinacemi lithných solí na stabilitu dvou typů vysokého napětí katodových materiálů: LiNi0.5Mn1.5O4 a LiCr0.1Ni0.4Mn1.5O4 vytvořených pomocí reakce z pevné fáze. Tyto materiály byly kombinovány s několika různými elektrolyty, cyklovány při různých zatíženích a vyšší teplotě. Pro toto měření byly použity různé kombinace rozpouštědel ethylenkarbonát (EC), dimethylkarbonát (DMC) a tetrahydrothiofen 1,1-dioxidu (sulfolan). Jako soli byly použity LiPF6, LiNO3 a LiTFSI. Vliv rozpouštědel a solí na vlastnosti vysokonapěťových katodových materiálů, byl testován pomocí cyklování při různém proudovém zatížení a cyklováním při vysoké teplotě. Bylo zjištěno pomocí LSV analýzy že přídavek sulfolanu zvyšuje stabilitu elektrolytu. Přidání chromu do katodového materiálu LiNi0.5Mn1.5O4 způsobuje zvyšení kapacity a stability při vysoké teplotě. Kombinace materiálu katody LiCr0.1Ni0.4Mn1.5O4 s elektrolytem 1,5 M LiPF6 ES: DMC: sulfolan 1: 2: 1 w / w / w vede ke zvýšení stability v porovnání s ostatními elektrolytů.
Lithno-iontové baterie zastupují v bateriovém průmyslu čím dál větší roli a v posledních letech se stali dominantními zdroji energie především pro přenosná elektronická zařízení zásluhou svojí vysokou gravimetrickou energetickou hustotou. Tento článek se zabývá vlivem směsí rozpouštědel s různými kombinacemi lithných solí na stabilitu dvou typů vysokého napětí katodových materiálů: LiNi0.5Mn1.5O4 a LiCr0.1Ni0.4Mn1.5O4 vytvořených pomocí reakce z pevné fáze. Tyto materiály byly kombinovány s několika různými elektrolyty, cyklovány při různých zatíženích a vyšší teplotě. Pro toto měření byly použity různé kombinace rozpouštědel ethylenkarbonát (EC), dimethylkarbonát (DMC) a tetrahydrothiofen 1,1-dioxidu (sulfolan). Jako soli byly použity LiPF6, LiNO3 a LiTFSI. Vliv rozpouštědel a solí na vlastnosti vysokonapěťových katodových materiálů, byl testován pomocí cyklování při různém proudovém zatížení a cyklováním při vysoké teplotě. Bylo zjištěno pomocí LSV analýzy že přídavek sulfolanu zvyšuje stabilitu elektrolytu. Přidání chromu do katodového materiálu LiNi0.5Mn1.5O4 způsobuje zvyšení kapacity a stability při vysoké teplotě. Kombinace materiálu katody LiCr0.1Ni0.4Mn1.5O4 s elektrolytem 1,5 M LiPF6 ES: DMC: sulfolan 1: 2: 1 w / w / w vede ke zvýšení stability v porovnání s ostatními elektrolytů.
Description
Citation
INTERNATIONAL JOURNAL OF ELECTROCHEMICAL SCIENCE. 2015, vol. 10, issue 8, p. 6288-6301.
http://www.electrochemsci.org/papers/vol10/100806288.pdf
http://www.electrochemsci.org/papers/vol10/100806288.pdf
Document type
Peer-reviewed
Document version
Published version
Date of access to the full text
Language of document
en