Классификация электролитов литиевых батарей

Роль электролитов в литий-ионных батареях аналогична важности крови для человеческого организма. Это среда, через которую ионы лития в литий-ионных батареях могут перемещаться между положительным и отрицательным полюсами. Без него не было бы потока электронов и не было бы таких батарей. Существование, следовательно, его важность самоочевидно. Анализ свойств электролитической жидкости был объяснен в предыдущей статье.

Электролитическая жидкость играет роль заряда между положительным и отрицательным полюсами и должна проводить электричество к ионам и изолировать электроны. Это имеет очень важное влияние на продолжительность цикла батареи, диапазон рабочих температур и срок службы батареи. Для литий-ионных аккумуляторов состав электролита включает как минимум два аспекта: растворители и соли лития.

А. Жидкие электролиты

Выбор растворителя в основном основан на требованиях к свойствам трех аспектов, а именно диэлектрической проницаемости, вязкости и электронным донорным свойствам растворителя. Как правило, высокая диэлектрическая проницаемость способствует диссоциации солей лития, в то время как сильная электронодонорная способность способствует растворению жидких солей электролита. Электронодонорное свойство так называемого растворителя - это присущая молекуле растворителя способность терять электроны, и ее емкость определяет степень растворяющей способности ионов электролитической жидкости. Низкая вязкость может увеличить ионную текучесть и способствовать увеличению проводимости.

В настоящее время два или более растворителя обычно смешивают с бинарными и многомерными смешанными растворителями. Обычные органические растворители включают эфир, алкилкарбонат, лактон, кеталь и тому подобное.

Соли лития в основном используются в качестве эффективных носителей. Выбор солей лития обычно осуществляется в соответствии со следующими принципами:

Хорошая стабильность (совместимость) с материалами с положительной и отрицательной полярностью, то есть в течение периода хранения электрохимическая реакция между электролитом и активным веществом мала, так что потеря емкости саморазряда аккумулятора сводится к минимуму; Омический перепад давления раствора выше, чем проводимость; Высокая безопасность, нетоксичность, экологичность.

Обычно используются следующие соли лития: гексафторарсенат лития (LiPF6), LIAsF6 выделяет токсичный арсенид во время зарядки и разрядки, а цена относительно высока. Гексафторфосфат лития (LiPF6), который широко используется в коммерческих батареях, обладает высокой электропроводностью и хорошей совместимостью с углеродными материалами. Недостаток в том, что цена относительно высока, стабильность в твердом состоянии плохая, и он очень чувствителен к воде. Трифторметансульфонат лития LiCF3SO2 обладает хорошей стабильностью, но его проводимость составляет лишь половину от проводимости жидкого электролита на основе LiPF6. Тетрафторборат лития (LiBF4) и перхлорат лития (LiCl04) - широко используемые соли. Однако имид лития на основе перхлората лития, обычно бисфторсульфонимид лития (LiN (CF3SO2) 2), имеет проводимость, сравнимую с проводимостью очень сухого электролита LiPF6, и имеет стабильность, превышающую стабильность FLiCF3SO2.

Б. Твердые электролиты

Твердый электролит, также известный как «суперионный проводник» или «проводник быстрых ионов». Он относится к классу твердых ионно-проводящих материалов, ионная проводимость которых приближается (или в некоторых случаях превышает) к раствору расплава и электролита. Это своего рода странный твердый материал между твердым телом и жидкостью. Это ненормальное состояние материи. Некоторые атомы (ионы) обладают подвижностью, близкой к жидкости, тогда как другие атомы сохраняют свою пространственную структуру (расположение). Это свойство двухфазности жидкость-твердое вещество, а также широкие перспективы его применения в различных областях, таких как энергетика (включая производство, хранение и энергосбережение), металлургия, защита окружающей среды и электрохимические устройства, вызвали беспокойство у физиков и химиков. И большое внимание материалиста.

Полимерный твердый электролит - это материал твердого электролита, образованный комбинацией полимера и соли, содержащей растворимые полярные группы. Помимо демонстрации свойств обычных проводящих систем, таких как полупроводники и ионные растворы, он также обладает пластичностью, недоступной для неорганических твердых электролитов. Благодаря этой характеристике полимерные твердые электролиты демонстрируют три основных преимущества при применении:

Пленка любой формы и толщины. Поэтому, хотя проводимость полимерного электролита при комнатной температуре невысока, она на 2-3 порядка ниже, чем у неорганического, а внутреннее сопротивление батареи значительно снижается из-за переработки в очень тонкую пленку, так что проводимость можно компенсировать увеличением соотношения площадь / толщина. Низкий; герметичность - полный контакт с электродом, благодаря чему ток заряда и разряда увеличивается; должно быть - в процессе заряда и разряда может хорошо выдерживать перепады давления, адаптироваться к изменениям объема электрода. Полимерный твердый электролит имеет более широкие перспективы применения с точки зрения легкого веса, сопротивления давлению, ударопрочности, сопротивления усталости, нетоксичности, некоррозии и электрохимической стабильности в сочетании с электродами. В настоящее время ученые в стране и за рубежом прилагают все усилия, чтобы сделать его применимым к накоплению энергии, электрохимическим компонентам, датчикам и другим аспектам исследований, и они стали самым мощным конкурентом в разработке высокоэнергетических литиевых батарей.

Страница содержит содержимое машинного перевода.