Въведение в състава на литиево-йонна батерия електролит

Литиево-йонните акумулаторни електролити са неводни течни електролити, съставени от органични разтворители и електролитни литиеви соли. Разбира се, има твърди електролити. От какво са направени? Нека да разгледаме.

1. Течен електролит на литиево-йонна батерия

Изборът на електролит оказва голямо влияние върху работата на литиево-йонните батерии. Той трябва да бъде химически стабилен, особено не е лесно да се разложи при по-високи потенциали и по-високи температурни среди и има по-висока йонна проводимост (GG gt; 10-3s) / cm) и трябва да бъде инертен спрямо анодните и катодни материали и не може корозират ги.

Проводимите соли включват LiCIO4, LiPF6, LiBF6, LiA SF6 и LiOSO2CF3, а тяхната електропроводимост е в порядъка на LiAsF6> LiPF6> LiCIO4> LiBF6> LiOSO2CF3. LiClO4 е склонен към проблеми с безопасността като експлозия поради високата си окисляемост, която обикновено е ограничена до експериментални изследвания; LiAsF6 има висока йонна проводимост, лесно пречистване и добра стабилност, но съдържа токсичен As и употребата му е ограничена;

LiBF6 има лоша химическа и термична стабилност и ниска електрическа проводимост. LiO SO2CF3 има лоша електрическа проводимост и има корозивен ефект върху електрода, така че рядко се използва; въпреки че LiPF6 ще претърпи реакция на разлагане, той има висока йонна проводимост, така че текущата литиево-йонна батерия основно използва LiPF6. Понастоящем повечето електролити, използвани в търговските литиево-йонни батерии, използват LiPF6 EC2DMC, който има по-висока йонна проводимост и по-добра електрохимична стабилност.

2. Твърд електролит

Директното използване на метален литий като аноден материал има висок обратим капацитет, теоретичният му капацитет достига до 3862mAh-g-1, което е повече от десет пъти повече от графитните материали, а цената е по-ниска. Счита се за най-атрактивното ново поколение литиево-йонни батерии. Анодният материал, но ще произвежда дендритен литий. Използването на твърд електролит като йонна проводимост може да инхибира растежа на дендритен литий, което прави възможно металния литий да се използва като аноден материал. В допълнение, използването на твърд електролит може да избегне недостатъците на изтичането на течен електролит, а батерията може да бъде направена по-тънка (с дебелина само 0,1 мм), по-висока енергийна плътност и по-малък обем високоенергийна батерия.

Твърдият полимерен електролит има характеристиките на добра гъвкавост, филмообразуващи свойства, стабилност и ниска цена. Може да се използва като разделител между положителни и отрицателни електроди и като електролит за прехвърляне на йони.

Твърдите полимерни електролити обикновено могат да бъдат разделени на сухи твърди полимерни електролити (SPE) и гел полимерни електролити (GPE). Твърдият полимерен електролит SPE се основава главно на полиетилен оксид (PEO). Недостатъкът му е, че йонната проводимост е ниска, която може да достигне само 10-40cm при 100 ° C.

Добавянето на течен органичен разтворител с висока диелектрична константа и ниско молекулно тегло като PC към твърдия полимерен електролит може значително да подобри разтворимостта на проводимата сол. Образуваният електролит е GPE гел полимерен електролит, който има висока температура при стайна температура. Йонна проводимост, но в процеса на използване тя ще изтече и ще стане невалидна. Гел полимерните литиево-йонни батерии са комерсиализирани.

3. Гел електролит

Основните компоненти на гел-полимерния електролит са основно същите като течния органичен електролит, с изключение на това, че течният органичен електролит се адсорбира върху гел-полимерната матрица. Следователно, в допълнение към горните условия, той трябва да има и адхезия между активния материал на електрода. сила.

Литиево-йонният акумулаторен електролит трябва да отговаря:

Литиевият йон има висока проводимост, която е 3 × 10-3 ~ 2 × 10-2S / cm в широк температурен диапазон;

В има широк електрохимичен прозорец, т.е.стабилен е в широк диапазон на напрежение (за литиево-йонни батерии трябва да е стабилен при 4.5V) без реакция на разлагане, тоест има добра окислителна стабилност.

С е химически стабилен, т.е. в основата си не реагира с електродните материали на акумулаторната система като положителния електрод, отрицателния електрод, токосъбирача, сепаратора и лепилото;

D се гарантира, че е течен в широк температурен диапазон, обикновено се надявам, че температурният диапазон е -40 ~ +700C

Е има добри свойства на разтваряне на йони;

F е нетоксичен, ниско налягане на парите, безопасен за употреба;

G може да насърчи обратимата реакция на електрода, доколкото е възможно, и има добра съвместимост с електрода;

Н е лесен за приготвяне и евтин.