لیتیوم بیس (تری فلورومتان سولفونیل) ایمید Lithium Bis(trifluoromethanesulfonyl)imide، که اغلب به اختصار به عنوان LiTFSI نامیده می شود، یک نمک آبدوست با فرمول شیمیایی LiC2F6NO4S2 است. معمولاً به عنوان منبع یون لیتیم در الکترولیت برای باتری های Li-ion به عنوان جایگزین ایمن تر برای لیتیوم هگزا فلوروفسفات (LiPF6) استفاده می شود.
خواص شیمیایی و فیزیکی LiTFSI
ساختار مولکولی و فرمول
فرمول شیمیایی: Li(CF3SO2)2N
وزن مولکولی: 287.09 گرم بر مول
شکل ظاهری: پودر کریستالی سفید یا کمی مایل به سفید
حلالیت: بسیار محلول در حلالهای قطبی آپروتیک مانند اتیلن کربنات (EC)، دی متیل کربنات (DMC)، استونیتریل (ACN) و تتراهیدروفوران (THF)
نقطه ذوب: ~234 درجه سانتیگراد
پایداری حرارتی: تا 360 درجه سانتیگراد پایدار است و برای کاربردهای با دمای بالا مناسب است.
خواص الکتروشیمیایی
رسانایی یونی بالا: LiTFSI رسانایی یونی عالی را نشان می دهد که عملکرد باتری را بهبود می بخشد.
پنجره ولتاژ گسترده الکتروشیمیایی: در کاربردهای ولتاژ بالا (تا 5 ولت در مقابل Li/Li⁺) کار می کند.
انرژی شبکه کم: اجازه انحلال آسان در حلال های غیر آبی را می دهد و در فرمولاسیون الکترولیت موثر است.
طبیعت آبگریز: جذب آب را کاهش می دهد و از واکنش های جانبی ناخواسته در باتری ها جلوگیری می کند.
فرآیند سنتز شیمیایی
LiTFSI از طریق واکنش هیدروکسید لیتیوم (LiOH) یا کربنات لیتیوم (Li2CO3) با بیس (تری فلورومتان سولفونیل) ایمید (منبع آنیون TFSI) سنتز می شود. واکنش کلی این است:
LiOH+(CF3SO2)2NH→Li(CF3SO2)2N+H2OLiOH + (CF3SO2)2NH → Li(CF3SO2)2N + H2O
این واکنش با خالص سازی و کریستالیزاسیون برای به دست آوردن یک محصول با خلوص بالا و مناسب برای کاربردهای الکتروشیمیایی انجام می شود.
کاربردهای LiTFSI
به عنوان نمک الکترولیت در باتری های لیتیوم یون برای افزایش عملکرد، پایداری و طول عمر استفاده می شود.
تشکیل دندریت را کاهش می دهد، ایمنی و طول عمر را بهبود می بخشد.
سازگار با حلال های مختلف مورد استفاده در الکترولیت های LIB.
الکترولیت های حالت جامد
نقش مهمی در الکترولیت های پلیمری جامد (SPEs) برای باتری های لیتیومی نسل بعدی دارد.
در الکترولیت های ژل برای کاربردهای باتری انعطاف پذیر و پوشیدنی استفاده می شود.
الکترولیت LiTFSI به بهبود تحرک لیتیوم یون در الکترولیت های مبتنی بر پلیمر و سرامیکی کمک می کند.
الکترولیت LiTFSI ذخیره شارژ را افزایش می دهد و عمر چرخه را در سیستم های ذخیره انرژی بهبود می بخشد.
در الکترولیت های مبتنی بر مایع یونی برای ابرخازن های با کارایی بالا استفاده می شود.
باتری های لیتیوم فلزی و لیتیوم-سولفور
الکترولیت LiTFSI یکنواختی رسوب لیتیوم را بهبود می بخشد و تشکیل دندریت را کاهش می دهد.
استفاده از گوگرد را در باتری های لیتیوم-سولفور (Li-S) افزایش می دهد و منجر به چگالی انرژی بهتر می شود.
پیل های سوختی و دستگاه های الکتروشیمیایی
در غشاهای رسانای پروتون برای سلول های سوختی اکسید جامد (SOFCs) استفاده می شود.
انتقال یون را در باتری های جریان ردوکس و دستگاه های ذخیره انرژی هیبریدی افزایش می دهد.
مایعات یونی و الکترولیت ها
به عنوان یک عنصر کلیدی در الکترولیت های مبتنی بر مایع یونی عمل می کند که با کاهش قابلیت اشتعال، ایمنی باتری را بهبود می بخشد.
سازگار با حلال های غیرفرار، و برای باتری های ایمن و غیر قابل اشتعال مفید است.
کاتالیزور و کاربردهای صنعتی
در سنتز شیمیایی به عنوان کاتالیزور اسید لوئیس استفاده می شود.
علاوه بر این در کاربردهای صنعتی تخصصی مانند پوشش ها، مقاومت در برابر خوردگی و آبکاری الکتریکی نقش دارد.
مزایای کلیدی LiTFSI
- غیر hygroscopic: رطوبت کمتری را در مقایسه با LiPF6 جذب می کند و واکنش های جانبی را در باتری ها کاهش می دهد.
- پایداری بالا: در کاربردهای با دمای بالا و ولتاژ بالا به خوبی کار می کند.
- عمر چرخه بهتر: با جلوگیری از تخریب الکترولیت، طول عمر باتری را بهبود می بخشد.
چالش ها و محدودیت های LiTFSI
- مشکلات خوردگی: LiTFSI می تواند برای کلکتورهای جریان آلومینیومی خورنده باشد که استفاده مستقیم آن را در LIB های معمولی محدود می کند.
- هزینه بالاتر: گرانتر از LiPF6، که باعث می شود در باتری های لیتیوم یونی که در بازار انبوه عرضه می شوند کمتر رایج باشد.
- سازگاری محدود: در حالی که در بسیاری از سیستم های الکترولیت موثر است، ممکن است برای بهبود عملکرد در کاربردهای خاص به مواد افزودنی نیاز داشته باشد.
تولید و تامین کنندگان صنعتی
تولیدکنندگان عمده: LiTFSI توسط شرکت های شیمیایی مانند Solvay، TCI Chemicals و Merck (Sigma-Aldrich) تولید می شود.
سطوح خلوص: درجه خلوص بالا (> 99.9٪) برای الکترولیت باتری استفاده می شود، در حالی که درجه های پایین تر ممکن است برای کاربردهای صنعتی استفاده شود.
چرا ردوکس کالا؟
ردوکس کالا با تیم متخصص در زمینه نانومواد و انرژی بهترین محصولات مورد نیاز شما را تامین می کند.
ردوکس کالا صرفا فروشنده نیست و کالاهای مورد نیاز پژوهشگران را با دانش تخصصی تیم خود تامین می کند.
محصولات ردوکس کالا قبل از فروش به مشتری توسط کارشناسان تست می شود این به این معنی است که شما با خیال آسوده از عملکرد محصولات می توانید محصولات را تهیه کنید.
