Состав электролита

Состав электролита зависит от конкретного применения и типа используемого электролизера или системы. Электролит — это вещество, которое проводит электрический ток в растворенном или расплавленном состоянии и обычно используется в батареях, топливных элементах, электролитических элементах и других электрохимических процессах.

Ионные соединения

Многие электролиты состоят из ионных соединений, которые диссоциируют на ионы при растворении в растворителе. Общие примеры включают такие соли, как хлорид натрия (NaCl), нитрат калия (KNO3) или карбонат лития (Li2CO3).

Кислоты и основания

Электролитами также могут быть кислоты или основания, которые ионизируются в растворе. Например, серная кислота (H2SO4) может быть электролитом при диссоциации на ионы водорода (H+) и сульфат-ионы (SO4^2-).

Ионная жидкость

В некоторых случаях в качестве электролитов используются ионные жидкости. Это соли, которые являются жидкими при относительно низких температурах и часто не кристаллизуются. Они состоят из ионов и обладают хорошей электропроводностью.

Расплавленные соли

В высокотемпературных применениях электролитами могут быть расплавленные соли. Высокая температура позволяет соли существовать в жидком состоянии, повышая ее ионную проводимость.

3.2V 20A Низкотемпературная батарея LiFePO4 -40℃ 3C Разрядная емкость ≥70% Температура зарядки: -20~45℃ Температура разрядки: -40~+55℃ пройти тест на иглоукалывание -40℃ максимальная скорость разряда: 3C

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Полимерные электролиты

В некоторых аккумуляторах и топливных элементах используются полимерные электролиты. Это твердые или гелеобразные вещества, содержащие полимеры и проводящие соли.

Водные растворы

Многие электролиты растворяются в воде с образованием водных растворов. Вода сама по себе может в некоторой степени действовать как электролит из-за присутствия ионов, образующихся в результате автоионизации воды.

Выбор электролита зависит от таких факторов, как конкретные протекающие электрохимические реакции, температурные требования, а также общая конструкция и назначение электрохимической системы. Различные типы электролитов используются в батареях (например, литий-ионных батареях), топливных элементах, гальванических процессах и других приложениях, где происходят электрохимические реакции.

Неорганический электролит

Неорганические электролиты обычно относятся к электролитам, состоящим из неорганических соединений, которые представляют собой соединения, не содержащие углерод-водородных (CH) связей. Неорганические электролиты широко используются в различных электрохимических устройствах, таких как батареи, топливные элементы, электролитические элементы и конденсаторы. Вот несколько примеров неорганических электролитов:

Низкотемпературный прочный полимерный аккумулятор для ноутбука с высокой плотностью энергии Спецификация аккумулятора: 11,1 В 7800 мАч -40 ℃ 0,2 C разрядная емкость ≥80% Пыленепроницаемый, устойчивый к падению, антикоррозийный, антиэлектромагнитный

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Ионные соли

Многие неорганические электролиты представляют собой ионные соли, которые диссоциируют на ионы при растворении в растворителе. Примеры включают в себя:

Хлорид натрия (NaCl)

Калийная селитра (KNO3)

Перхлорат лития (LiClO4)

Гидроксид калия (КОН)

Кислоты и основания

Неорганические кислоты и основания также могут служить электролитами, когда они ионизируются в растворе. Примеры включают в себя:

Серная кислота (H2SO4)

Соляная кислота (HCl)

Гидроксид натрия (NaOH)

Металлические электролиты

В некоторых случаях в качестве электролитов используются расплавленные металлы или металлические сплавы, особенно при высоких температурах. Например:

Расплавленный хлорид натрия (NaCl) в аккумуляторе с расплавленной солью.

Керамические электролиты

Определенная керамика с высокой ионной проводимостью может функционировать как твердотельные электролиты. Примеры включают стабилизированный иттрием диоксид циркония (YSZ), используемый в твердооксидных топливных элементах.

Фосфорная кислота (H3PO4)

Он используется в качестве электролита в топливных элементах на основе фосфорной кислоты (PAFC).

Водный раствор

Неорганические соли, растворенные в воде, могут образовывать водные растворы электролитов, обычно используемые в различных приложениях.

Эти неорганические электролиты облегчают перемещение ионов между анодом и катодом во время электрохимических реакций. Выбор электролита зависит от конкретных требований электрохимической системы, включая такие факторы, как проводимость, стабильность и совместимость с электродами, а также общую конструкцию ячейки. В разных электрохимических устройствах используются разные типы неорганических электролитов в зависимости от их характеристик и предполагаемого применения.

Органический электролит

Органические электролиты относятся к электролитам, состоящим из органических соединений, которые представляют собой соединения, содержащие углерод-водородные (СН) связи. Эти типы электролитов обычно используются в устройствах хранения энергии, таких как батареи и суперконденсаторы. Органические электролиты часто используются в сочетании с органическими растворителями для облегчения транспорта ионов. Вот несколько примеров органических электролитов:

Органические соли

Многие органические электролиты получают из органических солей, растворяющихся в органических растворителях. Примеры включают в себя:

Гексафторфосфат лития (LiPF6)

Тетрафторборат лития (LiBF4)

Тетрафторборат тетраэтиламмония (TEABF4)

Ионные жидкости

Ионные жидкости могут служить органическими электролитами. Это органические соли, жидкие при относительно низких температурах. Примеры включают в себя:

Тетрафторборат 1-этил-3-метилимидазолия (EMIMBF4)

Бис(трифторметансульфонил)имид N-бутил-N-метилпирролидиния (BMP-TFSI)

Органические кислоты и основания

Некоторые органические кислоты и основания могут действовать как электролиты при растворении в растворителе. Примеры включают в себя:

Уксусная кислота (CH3COOH)

Пропиленкарбонат (органический растворитель, часто используемый в сочетании с солями)

Полимерные электролиты

Это органические полимеры, которые содержат подвижные ионы и могут проводить электричество. Примеры включают в себя:

Оксид полиэтилена (ПЭО) с солями лития для литий-ионных полимерных аккумуляторов.

Полиакрилонитрил (ПАН) с четвертичными аммониевыми солями.

Органический растворитель

Органические электролиты часто растворяют в органических растворителях для получения растворов электролитов. К распространенным органическим растворителям относятся:

Диметилкарбонат (ДМК)

Этиленкарбонат (ЭК)

Диэтилкарбонат (ДЭК)

Органические электролиты широко используются в литий-ионных батареях и других перезаряжаемых батареях благодаря их способности поддерживать высокую плотность энергии и эффективный транспорт ионов. Однако при проектировании и разработке органических электролитов для различных применений необходимо решать такие проблемы, как воспламеняемость, химическая стабильность и возможность побочных реакций.

Как выбрать электролит?

Выбор подходящего электролита для конкретного применения предполагает рассмотрение различных факторов для обеспечения оптимальной производительности и безопасности. Вот некоторые ключевые моменты при выборе электролита:

Тип электрохимической ячейки или устройства

Различные электрохимические системы, такие как батареи, топливные элементы, суперконденсаторы и электролитические элементы, могут требовать определенных типов электролитов. Учитывайте требования вашего конкретного устройства.

Химическая стабильность

Оцените химическую стабильность электролита, особенно в присутствии реактивных электродных материалов. Некоторые электролиты могут вступать в побочные реакции, которые могут ухудшить производительность и срок службы устройства.

Ионная проводимость

Оцените ионную проводимость электролита. Более высокая ионная проводимость обычно желательна для эффективного транспорта ионов и более быстрых электрохимических реакций.

Соответствие нормативным требованиям

Убедитесь, что выбранный электролит соответствует действующим нормам и стандартам безопасности для вашего применения.

Совместимость с электродами

Убедитесь, что электролит совместим с материалами электродов. Проблемы совместимости могут привести к ухудшению качества электродов, снижению производительности или даже к угрозе безопасности.

Важно отметить, что оптимальный электролит может варьироваться в зависимости от конкретных требований вашего применения. Просмотр литературы, проведение экспериментов и обращение за советом к экспертам в этой области могут помочь в принятии обоснованных решений. Кроме того, текущие исследования и достижения в области электролитных технологий со временем могут привести к появлению новых и улучшенных вариантов.