Kuidas mõjutab elektrolüüdi kogus aku jõudlust?

Sobiva elektrolüüdisüsteemi valimine erinevate positiivsete ja negatiivsete materjalide jaoks ei taga aku head elektrokeemilist jõudlust ja sobiv elektrolüüdi kogus tuleb kindlaks määrata vastavalt erinevate positiivsete ja negatiivsete materjalide nõuetele.

1. Elektrolüüdi mahu nõudluse hindamiskriteeriumid

Elektrolüüdi kasutatakse liitiumioonide migreerumise ja laengu ülekandmise vahendina. Aktiivse materjali täieliku kasutamise tagamiseks tuleb aku südamikus olevad tühimikud täita elektrolüüdiga. Iga katoodimaterjali tihendustihedus on erinev ja nõuded elektrolüüdi kogusele on erinevad. Üldine olukord on see, et nõudlus suure tihendustihedusega liitium-koobaltoksiidi katoodi materjali elektrolüüdi järele on väike ning madala tihendustihedusega kolmekomponendilise ja liitium-manganaadi katoodisüsteemi aku elektrolüüdi järele on suurim.

2. Elektrolüüdi mahu mõju aku toimimisele

(1) Elektrolüüdi mahu mõju aku mahule

Jooniselt 1 on näha, et väikese tilkuvusega elektrolüüdi laadimis- ja tühjenduskõver on ebanormaalne, laadimisvõimsus on palju suurem kui muudel väärtustel ja tühjendusvõime on palju väiksem kui muudel väärtustel. Maht suureneb elektrolüüdi koguse suurenemisega. Parima mahutavusega aku membraan on lihtsalt märjaks tehtud. On näha, et elektrolüüdi kogus on ebapiisav, positiivse elektroodi leht pole piisavalt niisutatud ja membraan pole niisutatud, mille tulemuseks on suur sisetakistus ja väike maht. Elektrolüüdi koguse suurenemine aitab aktiivse materjali võimsust täielikult ära kasutada. See näitab, et aku mahtuvusel on suurem seos elektrolüüdi kogusega ja aku maht suureneb elektrolüüdi hulga suurenemisega, kuid kipub lõpuks olema põhimõtteliselt konstantne.

(2) Elektrolüüdi mahu mõju akutsükli toimimisele

Jooniselt 1 on näha, et kiiruse suurenemisega muutub võimsuse erinevus ilmsemaks ja aku tsükli jõudlus halveneb. Elektrolüüdi kogus on väike, juhtivus väheneb ja sisemine takistus suureneb pärast tsüklit kiiresti, mis kiirendab aku osalise elektrolüüdi lagunemist või lendumist ning aku tsükli jõudluse halvenemist kiirendatakse järk-järgult. Liiga palju elektrolüüdi põhjustab aku elemendi külgreaktsiooni suhteliselt suurenemise ja gaasi tootmine on suur, mis põhjustab aku elemendi tsükli jõudluse vähenemist. Lisaks raisatakse ka liigset elektrolüüdi. On näha, et elektrolüüdi kogus mõjutab väga selgelt aku tsükli jõudlust. Liiga vähe või liiga palju elektrolüüdi ei soodusta aku töötamist tsüklis.

(3) Elektrolüüdi mahu mõju aku ohutuse näitajatele

Aku hea ohutusomadused on peamiselt tingitud punnitamise ja plahvatuse puudumisest kasutamise ajal. Aku plahvatuse üks põhjusi on see, et sissepritse maht ei suuda vastata tehnoloogilistele nõuetele. Kui elektrolüüdi kogus on liiga väike, on aku sisetakistus suur ja kuumus kõrge. Temperatuuri tõus põhjustab elektrolüüdi kiiret lagunemist gaasi tootmiseks ja membraan sulab, põhjustades aku laienemist, lühist ja plahvatust. Kui kasutatud elektrolüüt ning positiivsed ja negatiivsed materjalid põhjustavad kõrvalreaktsioonide abil liigset gaasitootmist, võib lisada sobiva koguse elektrolüüdi infiltranti, et vähendada lisatud elektrolüüdi hulka, vähendades seeläbi liigse gaasi tootmise probleemi ja parandades aku ohutust. Kui elektrolüüdi kogus on liiga suur, on laadimise ja tühjendamise käigus tekkiv gaasikogus suur, aku siserõhk kõrge ja kest puruneb, põhjustades elektrolüüdi lekke. Kui elektrolüüdi temperatuur on kõrge, süttib see õhuga kohtudes.

Elektrolüüt on liitiumioonakude asendamatu osa ja see on liitiumioonakude vajalik tingimus kõrgepinge, suure energiatiheduse ja suure tsüklijõudluse eeliste saamiseks. Elektrolüüdi kogus mõjutab olulisel määral aku elektrokeemilist jõudlust ja ohutust. Liiga palju või liiga vähe on kohatu. Positiivsete ja negatiivsete materjalide ning membraaniga kokkusobiva elektrolüüdikoguse määramiseks on vaja katseid.