Khảo sát tính chất hoá lý và điện hoá của các hệ điện giải nồng độ cao với muối LiBF4 ứng dụng cho pin sạc Li-ion điện thế cao 5 V

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 LiNi_0,5Mn_1,5O₄ (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.