Введення літій-іонного акумулятора в електроліт

Літій-іонні акумуляторні електроліти - це неводні рідкі електроліти, що складаються з органічних розчинників та електроліту солей літію. Звичайно, є тверді електроліти. З чого вони зроблені? Давайте подивимось.

1. Рідкий літій-іонний акумуляторний електроліт

Вибір електроліту має великий вплив на роботу літій-іонних батарей. Він повинен бути хімічно стабільним, особливо нелегко розкладатися при більш високих потенціалах і середовищах з більш високою температурою, а також мати більш високу іонну провідність (GG gt; 10-3s) / см), а також повинен бути інертним до матеріалів анода та катода, і не може роз'їдають їх.

Провідні солі включають LiCIO4, LiPF6, LiBF6, LiA SF6 та LiOSO2CF3, а їх електрична провідність становить LiAsF6> LiPF6> LiCIO4> LiBF6> LiOSO2CF3. LiClO4 схильний до проблем безпеки, таких як вибух, через високу окислюваність, яка, як правило, обмежується експериментальними дослідженнями; LiAsF6 має високу іонну провідність, легке очищення та хорошу стабільність, але містить токсичний As, і його використання обмежене;

LiBF6 має погану хімічну та термічну стабільність та низьку електропровідність. LiO SO2CF3 має погану електропровідність і надає корозійну дію на електрод, тому він використовується рідко; хоча LiPF6 зазнає реакції розкладання, він має високу іонну провідність, тому поточний літій-іонний акумулятор в основному використовує LiPF6. В даний час більшість електролітів, що використовуються в комерційних літій-іонних батареях, використовують LiPF6 EC2DMC, який має вищу іонну провідність і кращу електрохімічну стабільність.

2. Твердий електроліт

Безпосереднє використання металевого літію в якості анодного матеріалу має високу оборотну ємність, його теоретична ємність досягає 3862mAh-g-1, що більш ніж у десять разів перевищує графітові матеріали, а ціна нижча. Це вважається найпривабливішим літій-іонним акумулятором нового покоління. Анодний матеріал, але буде виробляти дендритний літій. Використання твердого електроліту в якості іонної провідності може стримувати ріст дендритного літію, що робить можливим використання металевого літію в якості анодного матеріалу. Крім того, використання твердого електроліту дозволяє уникнути недоліків витоку рідкого електроліту, а з акумулятора можна зробити тонший (товщиною всього 0,1 мм), вищу щільність енергії та менший об’єм високоенергетичної батареї.

Твердий полімерний електроліт має характеристики хорошої гнучкості, плівкоутворюючих властивостей, стабільності та низької вартості. Він може бути використаний як роздільник між позитивними та негативними електродами та як електроліт для перенесення іонів.

Тверді полімерні електроліти зазвичай можна розділити на сухі тверді полімерні електроліти (SPE) та гелеві полімерні електроліти (GPE). Твердий полімерний електроліт SPE в основному базується на поліетиленоксиді (PEO). Його недоліком є ​​те, що іонна провідність низька, яка може досягати лише 10-40 см при 100 ° С.

Додавання рідкого органічного розчинника з високою діелектричною проникністю та низькою молекулярною масою, наприклад ПК, до твердого полімерного електроліту може значно покращити розчинність провідної солі. Утвореним електролітом є полімерний електроліт GPE, який має високу температуру при кімнатній температурі. Іонна провідність, але в процесі використання вона витече і стане недійсною. Гелеполімерні літій-іонні акумулятори були продані в промисловість.

3. Гелевий електроліт

Основні компоненти гелевого полімерного електроліту в основному такі ж, як рідкий органічний електроліт, за винятком того, що рідкий органічний електроліт адсорбується на гелевій полімерній матриці. Отже, на додаток до вищезазначених умов, він також повинен мати адгезію між активним матеріалом електрода. Хороша адгезія, всі розчинники закріплені в полімерній матриці, немає вільного органічного розчинника, щоб забезпечити відсутність витоків, хороші характеристики згинання та високі механічні властивості міцність.

Електроліт літій-іонної батареї повинен відповідати:

Іон літію має високу провідність, яка становить 3 × 10-3 ~ 2 × 10-2S / см в широкому діапазоні температур;

B має широке електрохімічне вікно, тобто він стабільний в широкому діапазоні напруги (для літій-іонних батарей він повинен бути стабільним при 4,5 В) без реакції розкладання, тобто він має хорошу стійкість до окислення.

С хімічно стабільний, тобто в основному не реагує з електродними матеріалами акумуляторної системи, такими як позитивний електрод, негативний електрод, струмоприймач, сепаратор та клей;

D гарантовано буде рідким у широкому діапазоні температур, зазвичай сподіваюся, що діапазон температур становить -40 ~ +700C

Е має хороші сольваційні властивості для іонів;

F нетоксичний, низький тиск пари, безпечний у використанні;

G може максимально сприяти зворотній реакції електрода і має хорошу сумісність з електродом;

Н простий у приготуванні та низький у витратах.