Каковы классификации электролитов литиевых батарей?

Роль электролита в литий-ионных батареях аналогична важности крови для человеческого организма. Это среда, в которой ионы лития перемещаются между положительным и отрицательным электродами. Без него не было бы потока электронов. Такого аккумулятора нет, поэтому его важность очевидна, а анализ свойств электролита объясняется в оригинальной статье.

Электролит действует как перенос заряда между положительным и отрицательным электродами и должен быть электрически проводящим для ионов и электрически изолированным. Это оказывает очень важное влияние на циклическую работу батареи, диапазон рабочих температур и срок службы батареи. Для литий-ионных батарей состав электролита включает, по крайней мере, два аспекта: растворитель и соль лития.

А. Жидкий электролит

Выбор растворителя основан в первую очередь на свойствах трех аспектов, а именно диэлектрической проницаемости, вязкости и электронодонорной природе растворителя. Как правило, высокая диэлектрическая проницаемость способствует диссоциации соли лития, в то время как высокая электронодонорная способность способствует растворению соли электролита. Электронодонорное свойство растворителя представляет собой способность депривации электронов, присущую молекуле растворителя, и его способность определяет сольватирующую способность катиона электролита. Низкая вязкость увеличивает подвижность ионов и способствует увеличению проводимости.

В настоящее время обычно используется бинарный или многокомпонентный смешанный растворитель, в котором смешаны два или более растворителя. Обычными органическими растворителями являются простые эфиры, алкилкарбонаты, лактоны, кетали и т.п.

Соли лития в основном используются в качестве эффективных носителей. Выбор литиевой соли обычно следует следующим принципам:

Хорошая стабильность (совместимость) с положительными и отрицательными материалами, то есть во время хранения скорость электрохимической реакции между электролитом и активным материалом мала, так что потеря емкости саморазряда батареи сводится к минимуму; удельная проводимость выше. Падение омического давления раствора невелико; показатели безопасности высокие, нетоксичные и экологически чистые.

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. Твердый электролит

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 тело, а также его широкие перспективы применения в различных областях, таких как энергия (включая производство, хранение и энергосбережение), металлургия, защита окружающей среды и электрохимические устройства, вызвали у физиков, химиков и материалистов обширную внимание.

Полимерный твердый электролит представляет собой материал твердого электролита, образованный путем образования комплекса полимера, содержащего сольватируемую полярную группу, с солью. В дополнение к свойствам обычных систем проводимости, таких как полупроводники и ионные растворы, он также обладает пластичностью, которая невозможна с неорганическими твердыми электролитами. Это свойство дает твердым полимерным электролитам три 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 тонкая пленка, так что проводимость можно компенсировать за счет низкого увеличения отношения площадь / толщина; 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.