Liitiumioonaku elektrolüütide koostis Sissejuhatus

Liitium-ioonaku elektrolüüdid on mittevesivedelikud elektrolüüdid, mis koosnevad orgaanilistest lahustitest ja elektrolüütide liitiumsooladest. Muidugi on tahked elektrolüüdid. Millest need tehtud on? Vaatame.

1. Vedel liitiumioonaku elektrolüüt

Elektrolüüdi valik mõjutab oluliselt liitium-ioonakude jõudlust. See peab olema keemiliselt stabiilne, eriti ei ole lihtne laguneda kõrgematel potentsiaalidel ja kõrgema temperatuuri keskkondades ning on suurem ioonne juhtivus ("10-3s) / cm), ja peab olema inertne anoodi ja katood materjalid, ja ei saa korrodeerida neid.

Juhtivate soolade hulka kuuluvad LiCIO4, LiPF6, LiBF6, LiA SF6 ja LiOSO2CF3 ning nende elektrijuhtivus on LiAsF6>LiPF6>LiPF6>LiCIO4>LiBF6>LiOSO2CF3 järjestuses. LiClO4 on kalduvus ohutusprobleemidele, nagu plahvatus selle kõrge oksüduvus, mis on üldiselt piiratud eksperimentaalsete uuringutega; LiAsF6 on kõrge ioonne juhtivus, lihtne puhastamine ja hea stabiilsus, kuid sisaldab mürgist As, ja selle kasutamine on piiratud;

LiBF6 on halb keemiline ja termiline stabiilsus ja madal elektrijuhtivus. LiO SO2CF3 on halb elektrijuhtivus ja on söövitav mõju elektrood, nii et seda kasutatakse harva; kuigi LiPF6 läbib lagunemise reaktsiooni, on sellel kõrge ioonjuhtivus, nii et praegune liitiumioon Aku kasutab põhiliselt LiPF6- d. Praegu kasutab enamik kommertsliitiumioonakus kasutatavaid elektrolüüte LiPF6 EC2DMC-d, millel on suurem ioonne juhtivus ja parem elektrokeemiline stabiilsus.

2. Tahke elektrolüüt

Metallilise liitiumi otsene kasutamine anoodimaterjalina on suure pööratava võimsusega, selle teoreetiline võimsus on koguni 3862mAh-g-1, mis on rohkem kui kümme korda suurem grafiitmaterjalidest, ja hind on madalam. Seda peetakse kõige atraktiivsemaks uue põlvkonna liitium-ioonakud. Anoodi materjal, kuid hakkab tootma dendriitliitiumi. Tahke elektrolüüdi kasutamine ioonjuhtivusena võib pärssida dendriitliitiumi kasvu, võimaldades kasutada metallliitiumi anoodimaterjalina. Lisaks võib tahke elektrolüüdi kasutamine vältida vedeliku elektrolüütide lekke puudusi ja aku saab teha õhemaks (ainult 0,1 mm paksuseks), suuremaks energiatiheduseks ja väiksemaks suurema huaku suuremaks suurema energiatarbega akuks.

Tahke polümeeri elektrolüüt on omadused hea paindlikkus, kile vormimise omadused, stabiilsus, ja odav. Seda saab kasutada eraldajana positiivsete ja negatiivsete elektroodide ning elektrolüüdina ioonide ülekandmiseks.

Tahke polümeeri elektrolüüdid võib üldiselt jagada kuiva tahke polümeeri elektrolüüdid (SPE) ja geel polümeeri elektrolüüdid (GPE). SPE tahke polümeerelektrolüüt põhineb peamiselt polüetüleenoksiidil (PEO). Selle puuduseks on see, et ioonide juhtivus on madal, mis võib ulatuda ainult 10-40cm juures 100 ° C.

Suure dielektrilise konstandi ja madala molekulmassiga vedela orgaanilise lahusti lisamine tahkele polümeerelektrolüüdile võib oluliselt parandada juhtiva soola lahustuvust. Elektrolüüt moodustub gpe geel polümeerelektrolüüt, mis on kõrge temperatuur toatemperatuuril. Ioonne juhtivus, kuid kasutamise käigus lekib see välja ja muutub kehtetuks. Geelpolümeerliitiumioonakud on kommertsialiseeritud.

3. Geel elektrolüüt

Geelpolümeeri elektrolüüdi põhikomponendid on põhimõtteliselt samad kui vedel orgaaniline elektrolüüt, välja arvatud vedel orgaaniline elektrolüüt adsorbeeritakse geeli polümeeri maatriksil. Seetõttu peaks lisaks eespool nimetatud tingimustele olema ka elektroodi aktiivmaterjali vaheline haardumine Hea haardumine, kõik lahustid on polümeerimaatriksis fikseeritud, vaba orgaanilist lahustit ei ole, et vältida leket, head painutusvõimet ja kõrget mehaanilist tugevust.

Liitium-ioonaku elektrolüüt peaks vastama:

Liitiumioon on kõrge juhtivus, mis on 3 × 10-3 ~ 2 × 10-2S / cm laiatemperatuuriline;

B on lai elektrokeemiline aken, see on stabiilne laias pingevahemikus (liitium-ioon akud, see peab olema stabiilne 4.5V) ilma lagunemise reaktsioon, see on, see on hea oksüdatsiooni stabiilsus.

C on keemiliselt stabiilne, see tähendab, et põhimõtteliselt ei reageeri elektroodi materjalid aku süsteemi nagu positiivne elektrood, negatiivne elektrood, praegune kollektor, separaatori ja liim;

D on tagatud, et vedelik on laias temperatuurivahemikus, üldiselt loodan, et temperatuurivahemik on -40 ~ + 700C

E on hea solvatatsiooni omadused ioonid;

F on mittetoksiline, madal aururõhk, ohutu kasutada;

G võib edendada pöörduv reaktsioon elektrood nii palju kui võimalik, ja on hea ühilduvus elektrood;

H on lihtne valmistada ja odav.