Sinn Lithium-Ion Batterie Elektrolyt?

◆Wat sinn wässerlech Elektrolyte?

◆Aféierung zu Solid Electrolytes

Den Elektrolyt, en onverzichtbare Bestanddeel vunLithium-Ionbatterien, spillt eng entscheedend Roll an der Batterie -Entladungszyklen.

Et ass net nëmmen verantwortlech fir den effizienten Transport vu Lithiumionen an d'Leedung vum Stroum, awer huet och elektronesch Isolatiounseigenschaften fir effektiv direkten Elektronenfloss tëscht de positiven an negativen Elektroden ze verhënneren. Figurativ gesinn ass den Elektrolyt wéi de "Blutt" an enger Lithium-Ionbatterie, déi d'Konnektivitéit tëscht de positiven an negativen Elektrodenmaterialien garantéiert, an domat de glate Fortschrëtt vum ganze Ladungs-Entladungsprozess garantéiert.

En idealen Elektrolyt fir eng Lithium-Ionbatterie soll de folgende fënnef Ufuerderunge erfëllen:

Mat den ëmmer -erhéijende Fuerderunge fir Batterieenergiedicht a Kraaftdicht, entwéckelt d'Batterietechnologie séier, an d'Elektrodenmaterialien hunn enorm Fortschrëtter gemaach. Am Géigesaz ass d'Entwécklung vun Elektrolytsystemer hannendrun. Momentan kann d'Entwécklung vu Lithium-Ion Batterie Elektrolyte breet an dräi Aarte klasséiert ginn: net-wässerlech Léisungsmëttelelektrolyte, wässerlech Elektrolyte a festen-Staatselektrolytte.

Net-wässerlech Léisungsmëttel Elektrolyt

 

Net-wässerlech Léisungsmëttelelektrolyte a Lithium-Ionbatterien bezéien sech op Elektrolytsystemer déi kee Waasser enthalen, haaptsächlech aus Léisungsmëttelen, Soluten (normalerweis Lithiumsalze) an Zousatzstoffer. Dës net -wässerlech Léisungsmëttel sinn typesch organesch Léisungsmëttelen, anstatt wässerlech Léisungsmëttel, fir Elektrolyse vu Waasser oder negativ Reaktiounen mat Elektrodenmaterialien ze vermeiden. Lithiumsalze sinn déi primär Träger fir Lithium-Iontransport, Léisungsmëttel déngen als Opléisung, Dispersioun an Ënnerstëtzung fir Lithiumsalze, an Zousatzstoffer funktionnéieren haaptsächlech fir d'elektrochemesch Leeschtung oder Sécherheet vu Lithium-Ionbatterien ze verbesseren.

Kommerziell verfügbare Elektrolyte (dh flësseg Elektrolyte) déi a Lithium-Ionbatterien benotzt ginn, besteet haaptsächlech aus engem oder méi Lithiumsalze opgeléist an zwee oder méi organesch Léisungsmëttel; Elektrolyte besteet aus engem eenzege Léisungsmëttel si ganz rar. De Grond fir verschidde Léisungsmëttelen ze benotzen ass datt d'real-welt Batterien verschidden, souguer widderspréchlech, Ufuerderungen hunn, déi schwéier ze erfëllen mat engem eenzege Léisungsmëttel. Zum Beispill kënnen Elektrolyte héich Flëssegkeet erfuerderen an och eng héich dielektresch Konstant hunn; dofir, Léisungsmëttelen mat verschiddene physicochemical Eegeschafte sinn oft a Kombinatioun benotzt, déi verschidde Charakteristiken gläichzäiteg. Ausserdeem gi Lithiumsalze meeschtens net gläichzäiteg benotzt well d'Auswiel vu Lithiumsalze limitéiert ass, an hir Virdeeler sinn net einfach offensichtlech.

Ideal organesch Léisungsmëttel sollen déi folgend Schlësseleigenschaften besëtzen: Als éischt brauche se eng héich dielektresch Konstant fir eng gutt Opléisung vu Lithiumsalze ze garantéieren; zweetens, si sollen e nidderegen Schmelzpunkt an en héije Kachpunkt hunn fir d'Betribstemperaturberäich vum Elektrolyt ze vergréisseren; drëttens, niddereg Viskositéit hëlleft effizient Migratioun vu Lithium-Ionen am Medium ze förderen; a schliisslech sollten dës Léisungsmëttel bëlleg sinn an eng niddreg Toxizitéit hunn (am Idealfall net-gëfteg). Carbonatverbindungen, als ee vun de fréisten an am meeschte verbreeten organeschen Léisungsmëttelen an der Lithium-Ionbatterieindustrie, besetzen eng entscheedend Positioun am Feld vun Batterieelektrolyte.

De Moment enthält dës Zort vu Léisungsmëttel haaptsächlech zwou strukturell Formen: zyklesch a Kette. D'Tabell hei drënner resüméiert déi relevant physesch Parameter vun e puer allgemeng benotzt net-wässerlech Léisungsmëttel, Elektrolyte an organesch Léisungsmëttel.

De Moment ginn Alkylkarbonat Léisungsmëttel wäit an Elektrolyte benotzt. Dës Léisungsmëttel hunn eng gutt Oxidatiounsbeständegkeet a weisen exzellent Stabilitéit ënner Héichspannungsbedéngungen. Cyclesch Karbonaten, wéi Ethylenkarbonat a Propylenkarbonat, si bekannt fir hir héich dielektresch Konstanten, dat heescht datt se Lithiumsalze méi effektiv opléisen kënnen; awer, duerch staark intermolecular Kräften, dës Léisungsmëttelen hunn héich Viskositéit, déi d'Bewegung vun Lithium Ionen bannent hinnen bremst. Am Géigesaz, Kettekarbonate, wéi Dimethylkarbonat an Diethylkarbonat, wärend manner Viskositéit hunn, hunn och relativ niddereg dielektresch Konstanten, wat zu enger relativ schlechter Opléisungseffizienz fir Lithiumsalze resultéiert. Dofir, fir Léisungssystemer mat superior ionescher Konduktivitéit ze preparéieren, ginn verschidden Aarte vu Léisungsmëttel dacks gemëscht, sou wéi PC + DEC oder EC + DMC Kombinatiounen. Lithium Salzer, als Quell vu Lithium Ionen am Elektrolyt, spillen eng grouss Roll am Lithium-Ionentransport wärend dem Lade- an Entladungsprozess vu Lithium-Ionbatterien. Hir Leeschtung beaflosst direkt vill Aspekter vu Lithium-Ionbatterien, dorënner Energiedicht, Kraaftdicht, Betribsspannungsbereich, Zyklusliewen a Sécherheet. Momentan, an der Laboratoirefuerschung an der Industriepraxis, ginn Lithiumsalze mat groussen anionesche Radien an héich Redoxstabilitéit typesch ausgewielt. Baséierend op hirer chemescher Zesummesetzung kënne Lithiumsalze breed an zwou Kategorien klasséiert ginn: anorganesch Lithiumsalze an organesch Lithiumsalze. Verschidde anorganesch Lithiumsalze goufen entwéckelt, dorënner LiPF6, LiClO4, LIBF, a LIASF. Am Géigesaz, allgemeng benotzt organesch Lithiumsalze a Lithium-Ionbatterien ginn formuléiert andeems Elektronen-entzéiende Gruppen un d'Anionen vun dësen anorganesche Lithiumsalze bäigefüügt ginn, wéi zum Beispill Lithiumdioxalato-borat (LiBOB), Lithiumdifluoroxalato{]{20}}sulfonyldifluorooxalato{]{20}}. (LiFSI), a Lithium Ditrifluoromethylsulfonylimide (LTFSI).D'Tabell hei ënnen weist déi relevant physikalesch-chemesch Eegeschafte vu verschiddenen allgemeng benotzte Lithiumsalze a Lithium-Ionbatterien.

Additive si Substanzen, déi an den Elektrolyt an niddrege Konzentratioune bäigefüügt ginn (normalerweis net méi wéi 10% vun der Mass), déi spezifesch Funktiounen hunn an d'elektrochemesch Charakteristike vun der Batterie wesentlech verbesseren kënnen. Baséierend op hir Funktiounen kënnen dës Zousatzstoffer breet a verschidde Kategorien klasséiert ginn: Film-bildend Zousatzstoffer, Flammschutzmëttelen, an Zousatzstoffer fir Iwwerbelaaschtung ze vermeiden. Zousätzlech ginn et Additive benotzt fir d'Konduktivitéit ze verbesseren, d'Performance ënner niddregen - Temperaturbedéngungen ze optimiséieren oder Spuermengen an HF Konzentratioune an der Elektrolytléisung ze kontrolléieren.