Birinchidan, lityum ion batareyali elektrolit
Elektrolit - lityum-ionli batareyalar uchun to'rtta asosiy materiallardan biridir. Lityum-ionli akkumulyator batareyalari lityum-ionli batareyalarning yuqori kuchlanishli va yuqori energiyali energiya uchun kafolati hisoblanadi. Elektrolit asosan yuqori saflıkta organik erituvchi, elektrolitlar lityum tuzi va kerakli qo'shimcha moddasining xom ashyosidan iborat va muayyan sharoitlarda muayyan nisbatga muvofiq tayyorlanadi.
1.1 organik erituvchi
Organik hal qiluvchi odatda past viskoziteli hal qiluvchi ichida yuqori dielektrik qattiq hal qiluvchi bilan aralashtiriladi. Odatda ishlatiladigan elektrolitlar lityum tuzlari qimmatga tushadigan, xavfsizligi va shunga o'xshash narsalarni hisobga olgan holda kaliyli perklorat, kaliy heksafluorofosfat, kaliy tetrafloroborat va boshqalar. Kaliy gidroksidi-fosfat. Ushbu lityum-ion batareyalarda foydalaniladigan asosiy elektrolit.
Lityum ionli akkumulyator elektrolitlarida keng tarqalgan foydalaniladigan organik erituvchilar etilen karbonat (EC) dietil karbonat (DEC), dimetil karbonat (DMC), etil metil karbonat (EMC), propilen karbonat (PC), akril kislotasi B. Ester (EA), metil akrilat (MA) va shunga o'xshash moddalar. Organik eritmani ishlatishdan oldin qat'iy nazorat qilinishi kerak. Hal qiluvchi tozaligi barqaror voltaj bilan chambarchas bog'liq. Organik erituvchining namligi malakali elektrolitni shakllantirishda hal qiluvchi rol o'ynaydi. Suvni 10-6dan pastga tushirish lityum heksafluorofosfatning parchalanishini kamaytiradi, SEI filmining parchalanishini sekinlashtiradi va gazning ko'tarilishi oldini oladi. Namlikka molekulyar elen adsorbsiyasi, atmosfera yoki vakuum distillashlari va inert gazni kiritish orqali erishish mumkin. Lityum ionlarining tezlik bilan harakatlanishi uchun yuqori ionli o'tkazuvchanlik bilan eritmani olish uchun, hal qiluvchi odatda etilen karbonat (EC) + dimetil karbonat (DMC), etilen karbonat (EC) + dietil karbonat kabi aralash materialdir. Ester (DEK).
1.2 elektrolitlar lityum tuzi
Elektrolitlar lityum tuzi elektrolitlarning eng katta narxini hisobga olib, elektrolitlarning taxminan 40% ni tashkil etadi. LiPF6 - salbiy elektrodga barqaror bo'lgan, yuqori elektr o'tkazuvchanligi, katta oqim quvvati, kichik ichki qarshilik, tez zaryad va oqim tezligiga ega bo'lgan eng ko'p ishlatiladigan elektrolitlar lityum tuzidir. Biroq, namlik va HF uchun sezgir bo'ladi va uning reaktsiyasi quruq muhitda (qo'lqop qutisi kabi) amalga oshirilishi kerak. Yuqori haroratlarga chidamli emas va dekompozitsiya reaktsiyasi 80 ° C dan 100 ° C gacha bo'ladi va fosfor pentaflorid va lityum florid hosil qiladi. . Qiymati, xavfsizligi va boshqa jihatlarini hisobga olgan holda, lityum heksafluorofosfat ajoyib ionli o'tkazuvchanlik, ustun oksidlanish barqarorligi va atrof muhitning pastligi afzalliklariga ega. Hozirgi vaqtda afzal lityum ion batareyali elektrolit va ayni paytda tijorat lityum ion batareyalarda ham ishlatiladi. Asosiy elektrolitlar. Bundan tashqari, LiBF4, LiPF6, LiBOB, LiFSI, LiPF2, LiTDI va boshqa qator lityum tuz elektrolitlar xavfsizligi va yaxshi aylanish ko'rsatkichlariga ega.
1.2.1 Lityum heksafluorofosfat
Hozirgi vaqtda LiPF6 tayyorlash jarayoniga tegishli tadqiqotlar asosan ikkita toifaga bo'linadi: HF hal qiluvchi metodi va ion almashinuvi usuli. XF? Solvent usuli LiF ni HF solventsiyasida eritib LiFF6 tayyorlash uchun eng an'anaviy usul bo'lib, undan so'ng fosforli yoki ftorli moddalarni to'g'ridan-to'g'ri kiritadi va yakuniy mahsulotni olish uchun reaksiya natijasida kristalni bug'langanda yoki sovutadi. Bu usul sanoat uskunasining asosiy usuli bo'lib, tayyorlangan LiPF6 yuqori sifat va sifatga ega va yuqori lityum batareya ishlab chiqarish talabiga javob beradi. Shu bilan birga, tayyorgarlik jarayoni uskunaga va ishlovga bo'lgan talabga ega va LiPF6 da qolgan HF batareyaning ishlashiga katta ta'sir ko'rsatadi.
LiPF6 uchun yana bir muhim ishlab chiqarish usuli kashtan almashish usuli hisoblanadi. LiPF6 ni olish uchun organik erituvchi ichida lityum tarkibidagi birikma bilan heksafluorofosfatning ion almashinish usuliga ishora qiladi. Ion almashish usulining asosiy xususiyati shundaki, u oddiy va oson, ammo LiPF6 tozaligi muammosi keng qo'llanilishini cheklaydi.
1.2.2 Yangi lityum tuzi
Ayni paytda yuqori xavfsizlik va yaxshi aylanish ko'rsatkichlariga ega lityum tuz elektrolitlar tizimiga e'tibor qaratildi. An'anaviy elektrolitlar lityum tuzi LiPF6 bilan solishtirganda, keng qamrovli qobiliyat LiPF6 bilan raqobatlasha olmasa-da, ular turli jihatlarda, masalan, LiBOB kabi, aniq afzalliklarga ega. yaxshi elektrokimyoviy muvozanat va issiqlik barqarorligi bor, barqaror SEI hosil qilish uchun o'ziga xos hal qiluvchi bilan reaksiyaga kirisha olasizmi? membranani qayta tiklash mumkin. LiFSI lityum batareyali elektrolit bo'lib, mukammal ishlashga ega. Elektrod materiallari bilan yaxshi o'tkazuvchanlikka va yaxshi mosligiga ega. LiBF4, LiPF6'ya qaraganda yaxshi kimyoviy va termal stabiliteye ega va uning ishlashi yanada e'tiborlidir. Ammo ko'plab eksperimental ma'lumotlar bitta lityum tuzi yordamida har doim muqarrar bir necha aniqlashlar mavjudligini isbotlaydi. Masalan, LiFSI alyuminiy korozyonga olib kelishi mumkin. LiBF4 ning nisbatan kichik anion radiusi, lityum ionlari bilan kuchli ta'sir o'tkazish va zaif iletkenlik bor. Elektrolitlar lityum tuzi sifatida ishlatish uchun lityum ion batareyasi sifatida ishlashdan kam. Shu sababli, turli tuzilmalar va turli tuzilmalardagi lityum tuzlari aralashtiriladi, shuning uchun kompozit elektrolitlar oddiy elektrolitlarga ega bo'lmagan mukammal xususiyatlarga ega bo'lib, ular turli jihatlarda elektrolitlar samaradorligini oshiradi.
1.2.3 Turli lityum tuzlarning afzalliklari va kamchiliklari
LiBF4: past harorat ko'rsatkichi yaxshiroq, lekin qimmat va kamroq eriydi;
LiPF6: keng qamrovli ishlash yaxshiroqdir va ahvolga tushib qolish oson suvni yutish va gidrolizga olib keladi;
LiBOB: Yuqori harorat ko'rsatkichi yaxshi, ayniqsa, hal qiluvchi elektrodga qo'shilgan zararni inhibe qiladi, ammo uning miqdori juda past;
LiFSI: nafaqat ekologik jihatdan qulay, balki yaxshi issiqlik barqarorligi, namlikka sezuvchanligi va elektr o'tkazuvchanligiga ega;
LiPF2: Yuqori harorat aylanish jarayonini va saqlash samaradorligini, past haroratli chiqishi ishlashini va lityum batareyalardan ortiqcha himoya va muvozanatli ishlash imkoniyatlarini oshiradi;
LiTFSI: yaxshi elektrokimyoviy muvozanat, yuqori ionli o'tkazuvchanlik, yaxshi issiqlik stabilligi va gidrolize qilish qiyin;
LiTDI: Lityum ionining miqdori juda yuqori, lityum tuzining miqdorini kamaytiradi va batareya sarfini kamaytiradi.
1.3.1 Qatlamalar
Ko'p turdagi qo'shimchalar mavjud va turli lityum ion batareyasi ishlab chiqaruvchilari batareyaning ishlashi va ishlashi bo'yicha turli talablarga ega va tanlangan qo'shimcha moddalarning markazida ham farq bo'ladi. Umuman olganda, ishlatiladigan qo'shimchalar asosan quyidagi ta'sirga ega:
(1) Kino yaratish katkısı
Noorganik kino qatlamli qo'shimchalar: SO2, CO2 va CO kabi kichik molekulalar passivatsiya plyonkasini shakllantirishga yordam beradi va LiI yoki LiBr kabi halit qo'shilishi pasivasiya plyonkasini ham yaxshilaydi.
Organik kino hosil qiluvchi qo'shimchalar: anizol yoki uning halogenlangan teriblari kabi fluorinli, xlorli va bromlangan organik birikmalar akkumulyatorning ish faoliyatini yaxshilashi va batareyaning qayta tiklanadigan quvvati yo'qolishini kamaytirishi mumkin. Ular orasida vinilen karbonat (VC) juda yaxshi kino tuzuvchi hissa moddadir.
(2) izolyatsiya qilingan suv va elektrolitlardagi HF kislota qo'shimchalarini kamaytirish
Karbodiimid aralashmasi LiPF6 ning gidrolizini kislotaga to'sqinlik qilishi mumkin. Bundan tashqari, HF ni olib tashlash uchun Al2O1, MgO, BaO, Li2CO1, CaCO1 va shunga o'xshash ba'zi metal oksidlari ishlatiladi.
(3) haddan tashqari to'ldirish va ortiqcha ishqorli qo'shimchalarning oldini olish
Organik Omin va iminadir, bifenil va karbazol kabi aralashmalar haddan tashqari va ortiqcha to'ldirishni oldini olish uchun qo'shimchalar sifatida ishlatiladi.
(4) Olovga bardoshli qo'shimchalar
Tetrapropoksisilan (TPOS), tetrametoksisilan (TMOS), organoflorin birikmalari va halogenlashgan alkil fosfatlar kabi organofosfor aralashmalari yuqori darajada tiklanish nuqtasida yuqori tutqinlikdagi alovli tutadigan qo'shimchalar sifatida ishlatiladi.
(5) Past haroratli ishqorli qo'shimchalarni yaxshilang
N, N-dimetiltrifloroasetamid, organik borid, flor o'z ichiga olgan karbonat va boshqa past viskoziteli, yuqori porlash nuqtasi batareyaning past harorat ko'rsatkichlarini yaxshilash uchun foydalidir.
(6) Ko'p funktsional qo'shimchalar
12 ta toj-4 kompyuter solventsiyasiga qo'shilgach, elektrod interfeysidagi SEI plyonkasi elektrodning dastlabki qaytarilmaydigan quvvatlarini kamaytirish uchun optimallashtirildi. Elektrolitlarga BTE va TTFP kabi flüoralangan organik erituvchilar va halogenlangan fosfatlarning qo'shilishi nafaqat ajoyib SEI plyonkasini shakllantirishga yordam beradi, balki elektrolitga ma'lum yoki hatto muhim alevga chidamliligiga ham ega.