Tóm tắt:
Nghiên cứu này khảo sát tính chất hoá lý và điện hoá của các dung dịch điện giải có nồng độ cao sử dụng muối lithium tetrafluoroborate (LiBF4) hoà tan trong các dung môi như tetramethylene sulfone (TMS) hoặc trimethyl phosphate (TMP) theo các tỷ lệ mol khác nhau. Kết quả cho thấy hệ điện giải LiBF4/TMS tỷ lệ 1:3 (nồng độ ~3,4 M) có độ bền oxy cao nhất (6,2 V vs. Li+/Li) và độ dẫn ion cao 1,0 mS/cm, phù hợp để sử dụng làm hệ điện giải cho pin sạc Li-ion có vùng thế hoạt động từ 3,5 đến 4,9 V. Tính tương thích của hệ điện giải LiBF4/TMS (1:3) với vật liệu điện cực dương LiNi0,5Mn1,5O4 (LNMO) hoạt động ở vùng thế cao được đánh giá trên bán pin mô hình cúc áo sử dụng kim loại Li là điện cực âm. Kết quả cho thấy pin có hiệu suất phóng sạc cao >91% với dung lượng phóng đầu tiên đạt 113,0 mAh/g và duy trì khá ổn định trong 100 chu kỳ ở tốc độ C/10. Ngoài ra, hệ số khuếch tán của ion Li+ cũng được đánh giá bằng phương pháp quét thế vòng tuần hoàn, có giá trị là 4,51×10-11 cm2/s.
Từ khóa: chất điện giải nồng độ cao, LiBF4, LiNi0,5Mn1,5O4, pin sạc Li-ion, tetramethylene sulfone.
Abstract: In this work, highly concentrated electrolytes were prepared by dissolving tetrafluoroborate (LiBF4) salt in the two solvents including tetramethylene sulfone (TMS) and trimethyl phosphate (TMP) with different mole ratios. The results indicated that the electrolyte LiBF4/TMS (1:3) (~3.4 M) possessed the highest oxidation stability of 6.2 V (vs. Li+/Li) and high ionic conductivity of 1.0 mS/cm that could be promising for high voltage Li-ion batteries operated in the voltage range of 3.5-4.9 V. The electrolyte compatibility with high voltage cathode Li || LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) was evaluated in coin-cell configuration, which displayed high reversible discharge capacity of 113 mAh/g in the first cycle and high initial Coulombic efficiency >91% and remained >80% of the initial capacity at the 100th cycle. By using the cyclic voltammetry (CV) method, the diffusion coefficient was also calculated as about 4.51×10-11 cm2/s. Keywords: high concentrated electrolytes, LiBF4, Li-ion batteries, LiNi0.5Mn1.5O4, tetramethylene sulfone. |
Phạm Kim Ngân, Lê Minh Kha, Trương Thị Thanh Tuyền, Huỳnh Thị Kim Tuyên, Nguyễn Văn Hoàng, Trần Văn Mẫn, Lê Mỹ Loan Phụng
Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh
Theo Tạp chí Khoa học & Công nghệ Việt Nam số 11 năm 2021
