Что такое электролит аккумулятора?

Электролит в батарее — это вещество или среда, которая обеспечивает поток электрического заряда между положительным и отрицательным электродами батареи. Это важнейший компонент многих типов аккумуляторов, включая литий-ионные (Li-ion), свинцово-кислотные аккумуляторы и другие. Электролит облегчает движение ионов, обеспечивая электрохимические реакции, в результате которых вырабатывается электрическая энергия.

Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы

В литий-ионных батареях электролит обычно представляет собой соль лития, растворенную в растворителе, часто смеси органических карбонатов. Обычно используемые соли лития включают гексафторфосфат лития (LiPF6), тетрафторборат лития (LiBF4) или перхлорат лития (LiClO4).

Свинцово-кислотные аккумуляторы

В свинцово-кислотных аккумуляторах электролит представляет собой разбавленный раствор серной кислоты (H2SO4) в воде. Серная кислота диссоциирует на ионы, обеспечивая необходимую проводимость для электрохимических реакций в аккумуляторе.

Никель-кадмиевые (NiCd) и никель-металлогидридные (NiMH) аккумуляторы

В NiCd и NiMH батареях обычно используется щелочной электролит, обычно гидроксид калия (KOH) в случае NiCd батарей и смесь гидроксида калия и гидроксида натрия (NaOH) в случае NiMH батарей.

Твердотельные батареи

В некоторых новых аккумуляторных технологиях, таких как твердотельные батареи, вместо жидких электролитов используются твердые электролиты. Твердотельные электролиты могут предложить преимущества с точки зрения безопасности и плотности энергии. Эти твердые электролиты могут быть изготовлены из различных материалов, таких как керамика или полимеры.

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

Роль электролита заключается в облегчении движения ионов (таких как ионы лития, ионы свинца и т. д.) между положительными и отрицательными электродами во время циклов зарядки и разрядки. Это движение ионов имеет решающее значение для прохождения электрического тока внутри батареи, позволяя преобразовывать химическую энергию в электрическую и наоборот.

Выбор электролита зависит от конкретного химического состава аккумулятора и его предполагаемого применения. Различные электролиты имеют разные характеристики, влияющие на такие факторы, как плотность энергии, безопасность и производительность. Исследователи продолжают исследовать и разрабатывать новые составы электролитов для повышения эффективности и безопасности различных аккумуляторных технологий.

Электрохимическая собственность

Электрохимические свойства электролита имеют основополагающее значение для его роли в аккумуляторе. Характеристики электролита влияют на производительность, безопасность и общее поведение аккумулятора. Вот ключевые электрохимические свойства электролитов в батареях:

Ионная проводимость

Ионная проводимость — это способность электролита проводить ионы (заряженные частицы) между положительным и отрицательным электродами батареи.

Важность. Как правило, желательна более высокая ионная проводимость, поскольку она обеспечивает эффективное движение ионов, облегчая прохождение электрического тока и улучшая общие характеристики батареи.

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

Редокс-стабильность

Под окислительно-восстановительной стабильностью понимается способность электролита противостоять электрохимическим процессам, происходящим во время циклов зарядки и разрядки, без существенных химических изменений.

Важность. Стабильный электролит необходим для поддержания целостности аккумулятора в течение нескольких циклов зарядки-разрядки.

Химическая стабильность

Химическая стабильность показывает, насколько электролит устойчив к химическим реакциям или разложению в различных условиях.

Важность. Химически стабильные электролиты способствуют долговечности и безопасности аккумулятора, предотвращая выброс вредных побочных продуктов или разрушение электролита.

Вязкость

Вязкость является мерой толщины или сопротивления течению электролита.

Важность. Оптимальная вязкость важна для эффективного транспорта ионов. Необходимо найти баланс между низкой вязкостью для хорошей подвижности ионов и высокой вязкостью для предотвращения утечек и поддержания структурной целостности.

Электрохимическое окно

Электрохимическое окно определяет диапазон напряжений, в котором электролит остается стабильным и не подвергается нежелательным реакциям.

Важность. Работа в электрохимическом окне имеет решающее значение для предотвращения разрушения электролита, образования газов или возникновения других проблем безопасности.

Воспламеняемость

Воспламеняемость означает склонность электролита к возгоранию или поддержанию горения.

Важность. Невоспламеняющиеся электролиты предпочтительнее из соображений безопасности, особенно в тех случаях, когда необходимо свести к минимуму риск возгорания или взрыва, например, в бытовой электронике.

Электрохимические свойства электролита являются решающими факторами, определяющими эффективность, безопасность и общую производительность батареи. Исследователи и инженеры постоянно изучают новые составы электролитов для решения конкретных требований и проблем, связанных с различными технологиями производства аккумуляторов.

Форма электролита

Форма электролита в батарее зависит от ее химического состава. Вот распространенные формы электролитов в разных типах аккумуляторов:

Жидкий электролит

Используется во многих традиционных батареях, включая свинцово-кислотные, литий-ионные и никель-кадмиевые батареи.

Форма Жидкие электролиты обычно представляют собой растворы солей, растворенных в жидком растворителе. Например, в литий-ионных батареях обычный жидкий электролит содержит соли лития, растворенные в смеси органических карбонатов.

Гель-электролит

Используемые в геле электролиты обычно встречаются в некоторых свинцово-кислотных батареях и определенных типах литий-ионных батарей.

Электролиты формы Гель представляют собой полутвердые или гелеобразные вещества, содержащие жидкий электролит, иммобилизованный в гелевой матрице. Данная форма предназначена для снижения риска утечки электролита.

Выбор формы электролита зависит от таких факторов, как конкретный химический состав батареи, желаемые эксплуатационные характеристики, соображения безопасности и предполагаемое применение. Исследователи постоянно изучают и разрабатывают новые составы и формы электролитов для удовлетворения растущих потребностей аккумуляторных технологий, уделяя особое внимание повышению безопасности, плотности энергии и общей производительности.

Методы защиты электролитов

Защита электролитов в батареях имеет решающее значение для обеспечения безопасности, стабильности и общей производительности батареи. Вот несколько методов защиты и соображений:

Система управления батареями (BMS)

BMS является важнейшим компонентом управления и защиты аккумуляторов. Он контролирует различные параметры, такие как напряжение, ток, температура и состояние заряда, чтобы обеспечить безопасную работу.

Системы BMS могут реализовывать такие защиты, как защита от перезаряда, защита от чрезмерной разрядки, защита от короткого замыкания и управление температурой.

Защита от перезаряда

Перезаряд аккумулятора может привести к разрушению электролита, выделению газа и выходу из строя. Схемы защиты от перезарядки предназначены для предотвращения превышения безопасных пределов напряжения аккумулятора.

Защита от переразряда

Разряд батареи выше определенного порога может привести к необратимому повреждению и повлиять на срок службы батареи. Защита от чрезмерной разрядки предотвращает достижение аккумулятором опасного уровня напряжения.

Управление температурным режимом

Мониторинг и контроль температуры батареи имеют решающее значение для предотвращения перегрева. Системы управления температурным режимом могут включать охлаждающие элементы, такие как вентиляторы или радиаторы, для рассеивания избыточного тепла.

Предохранитель и защита цепи

Использование предохранителей и других устройств защиты цепей может помочь изолировать и защитить батарею в случае короткого замыкания или других электрических неисправностей.

Герметичные или полугерметичные конструкции

Некоторые батареи имеют герметичный или полугерметичный корпус, чтобы предотвратить утечку паров электролита и свести к минимуму риск утечки.

Важно отметить, что конкретные используемые методы защиты зависят от типа химического состава, конструкции и применения батареи. По мере развития аккумуляторных технологий исследователи и инженеры продолжают изучать новые и улучшенные методы защиты для повышения безопасности и производительности аккумуляторов в различных приложениях.