Lityum batareýasyndaky elektrolit näme?

Lityum batareýasyndaky elektrolit näme?

elektrolit

Lityum {{0} ion ion batareýasyndaky elektrolit batareýadaky ionlary daşaýjydyr. Adatça 7 - 4-nji suratda görkezilişi ýaly litiý duzlaryndan, organiki erginlerden we goşundylardan durýar. Elektrolit litiý {{5} ion ion batareýasynyň polo positiveitel we otrisatel elektrodlarynyň arasynda ionlary geçirmekde, ýokary woltly we ýokary aýratyn energiýa ýaly artykmaçlyklaryny üpjün etmekde möhüm rol oýnaýar. Elektrolitler, adatça, belli bir şertlerde we ýokary - arassalygy organiki erginlerden, litiý duzlaryndan we zerur goşundylardan belli bir mukdarda taýýarlanýar. Elektrod materiallary batareýanyň energiýa dykyzlygyny kesgitlän hem bolsa, elektrolit sikl ömrüni, ýokary we pes temperatura öndürijiligini we howpsuzlygyny düýpgöter kesgitleýär. Elektrolitiň esasy düzümi üýtgemän galýar; täzelik, esasan, täze litiý duzlarynyň we goşundylarynyň ösmeginde, şeýle hem litiý-ion batareýalaryna gatnaşýan interfesial himiki proseslere we mehanizmlere has çuňňur düşünmekden ybaratdyr.

7 - 5-nji suratda görkezilişi ýaly litiý duzlarynyň köp görnüşi bar, ýöne söwda üçin elýeterli litiý-ion batareýalarynda gaty az ulanylýar. Iň oňat litiý duzy aşakdaky häsiýetlere eýe bolmalydyr:

1) Pes birleşme derejesi, elektrolitleriň ýokary ion geçirijiligini üpjün edip, organiki erginlerde aňsat ereýär.

2) antioksidant we peselme garşylygy bolan anionlar; azaltmak önümleri durnukly, pes - garşylykly SEI filminiň emele gelmegini aňsatlaşdyrýar.

3) Gowy himiki durnuklylyk, elektrod materiallary, elektrolitler ýa-da bölüjiler bilen zyýanly täsirleri döretmezden.

4) preparationönekeý taýýarlyk prosesi, arzan bahaly, - zäherli we hapalanma - mugt.

LiPF6 iň köp ulanylýan litiý duzudyr. Aýry-aýry aýratynlyklary iň ajaýyp bolmasa-da, karbonat garyndy erginli elektrolitlerde has amatly umumy öndürijiligi görkezýär. LiPF6-iň aşakdaky esasy artykmaçlyklary bar:

1) - suwly erginlerde laýyk çözüliş we ýokary ion geçirijiligi.

2) Alýumin folga tok kollektorlarynyň üstünde durnukly passiw film döredip biler.

3) Grafit elektrodyň üstünde karbonat erginleri bilen durnukly SEI filmini sinergistik taýdan emele getirýär.

Şeýle-de bolsa, LiPF6 ýylylyk durnuklylygy pes we dargamak reaksiýalaryna ýykgyn edýär. Önümler elektrodyň üstündäki SEI filmine zeper ýetirip biler, polo positiveitel elektrodyň işjeň komponentlerini eredip biler we welosiped sürmekde kuwwatynyň peselmegine sebäp bolup biler.

LiBF, şeýle hem, köp ulanylýan litiý duz goşundysydyr. LiPF6 bilen deňeşdirilende, LiBF has giň iş temperatura diapazony, has ýokary - temperatura durnuklylygy we ýokary pes - temperatura öndürijiligi bar. LiBF ýokary geçirijilige, giň elektrohimiki penjire we gowy ýylylyk durnuklylygyna eýe. Iň uly artykmaçlygy, SEI filminiň emele gelmegine gönüden-göni gatnaşyp bilýänligi sebäpli, - filminde emele gelýär.

Gurluş taýdan LiDFOB LiBOB we LiBF-iň ýarym - molekulalaryndan durýar, LiBOB-iň gowy film {{1} ing emele getiriş aýratynlyklaryny we LiBF4-iň pes pes - temperatura öndürijiligini birleşdirýär. LiBOB bilen deňeşdirilende, LiDFOB çyzykly karbonat erginlerinde has ýokary erginliligi we has ýokary elektrolit geçirijiligi bar. Onuň ýokary - temperaturasy we pes - temperatura öndürijiligi LiPF4-den has gowudyr we batareýanyň katody bilen oňat sazlaşykly bolup, alýumin folga ýüzünde passiw film döredýär we elektrolitleriň okislenmegini saklaýar.

LiTFSI gurluşyndaky CF₃SO₂ toparlary güýçli elektron - yzyna almak täsirine eýe, bu otrisatel zarýadyň bölünmegini güýçlendirýär we ion birleşmesiniň jübütleşmegini azaldýar, netijede duzuň ýokary erginine sebäp bolýar. Mundan başga-da, LiTFSI ýokary elektrik geçirijiligine, ýokary ýylylyk bölüniş temperaturasyna eýe we aňsat gidrolizlenmeýär; Şeýle-de bolsa, alýumin tok kollektorlaryny 3,7V-den ýokary naprýa .eniýelerde gaty poslaýar.

LiFSI molekulasyndaky ftor atomlary N-de otrisatel zarýady bölüp çykarýan güýçli elektron {{0} ing yzyna almak häsiýetine eýedir, netijede ion birleşmesiniň peselmegine we Li + aňsat bölünmegine sebäp bolup, ýokary geçirijilige sebäp bolýar.

LiPO2F2 pes pes - temperatura öndürijiligini görkezýär we elektrolitiň ýokary - temperatura öndürijiligini hem gowulandyrýar. Goşundy hökmünde, negatiw elektrodyň üstünde LixPOyFz we LiF-e baý SEI filmini emele getirip biler, bu batareýanyň interfeýs impedansyny azaltmaga we batareýanyň sikliniň işleýşini gowulandyrmaga kömek edýär. Şeýle-de bolsa, LiPO2F2 pes ergininden ejir çekýär.

Esasy komponentisuwuk elektrolitlitiý duzlaryny eredýän we litiý ionlary üçin daşaýjy üpjün edýän organiki erginçidir. Lityum {{1} ion ion akkumulýator elektrolitleri üçin ideal organiki çözüji aşakdaky şertlere laýyk gelmelidir:

1) Lityum duzlary üçin ýokary dielektrik hemişelik we güýçli eriş ukyby.

2) Pes eriş nokady we ýokary gaýnadyş nokady, giň temperatura aralygynda suwuk ýagdaýy saklaýar.

3) litiý {{1} ion ion transportyny ýeňilleşdirýän pes ýapyşyk.

4) Gowy himiki durnuklylyk, polo positiveitel we otrisatel elektrod gurluşyna zyýan bermeýär ýa-da polo positiveitel we otrisatel elektrod materiallaryny eritmeýär.

5) flashokary fleş nokady, gowy howpsuzlyk, arzan bahaly, - zäherli we - hapalanmaýan.

Lityum {{0} ion ion akkumulýator elektrolitlerinde ulanylýan umumy organiki erginler, 7 - 6-njy suratda görkezilişi ýaly esasan karbonat erginlerine we organiki efir erginlerine bölünýär. Highokary - öndürijilikli litiý-ion batareýa elektrolitini almak üçin, adatça iki ýa-da has köp organiki erginleri öz içine alýan garyşyk ergin ulanylýar, bu bolsa biri-birini doldurmaga we has gowy öndürijilige ýetmäge mümkinçilik berýär. Adaty karbonat erginleriniň fiziki aýratynlyklary 7-1-nji tablisada görkezilýär.

Tablisa 7-1 Umumy karbonat erginleriniň fiziki aýratynlyklary

Organiki efir erginleri, esasan, 1,2 - dimetoksipropan (DMP), dimetoksimetan (DMM), we etilen glikol dimetil efir (DME) we tetrahidrofuran (THF) we 2 - metiltetrahidrofuran (2). Zynjyr efir erginleri üçin uglerod zynjyry näçe uzyn bolsa, himiki durnuklylyk şonça gowy, ýöne ýapyşyklygy ýokary we litiý-ionyň göçüş tizligi şonça pesdir. Etilen glikol dimetil efir, litiý geksafluorofosfat bilen has durnukly çelat (LiPF6 · DME) emele getirip biler, bu litiý duzlary üçin güýçli ereýän güýji görkezýär we ýokary elektrolit geçirijiligini döredýär. Şeýle-de bolsa, DME himiki durnuklylygy pes we negatiw elektrod materialynyň üstünde durnukly passiw film döredip bilmeýär.

Karbonat erginlerine propilen karbonat (PC) we etilen karbonat (EC) ýaly siklik karbonatlar, dimetil karbonat (DMC), dietil karbonat (DEC) we metil etil karbonat (EMC) ýaly zynjyr karbonatlar girýär. Siklik karbonatlar ýokary dielektrik üýtgewsizlige eýe bolup, litiý duzlaryny has ereýär, ýöne şeýle hem ýokary ýapyşyklylygy bolýar, netijede litiý {{1} ion ion göçüş tizligi pes bolýar. Zynjyr karbonatlary pes dielektrik hemişelik we gowşak litiý duzunyň erginine eýe, ýöne pes ýapyşyklylygy we gowy akymlylygy, litiý {{3} ion ionynyň göçmegini aňsatlaşdyrýar.

Lityum {{1} ion ion elektrolitleri üçin - yza çekiji goşundylaryň görnüşleri 7 - 7-nji suratda görkezilýär. Az mukdarda ulanylýan goşundylar ep-esli täsir edýär we litiý {{5} ion ion batareýalarynyň işleýşini gowulandyrmak üçin tygşytly we amaly usuldyr. Lityum {{6} ion ion batareýalarynyň elektrolitine az mukdarda goşundylar goşmak bilen, litiý {{8} ion ion batareýalarynda möhüm rol oýnaýan tersine kuwwat, elektrod / elektrolit utgaşyklygy, sikl öndürijiligi, tizlik öndürijiligi we howpsuzlyk öndürijiligi ýaly belli bir batareýanyň öndürijilik aýratynlyklary aýratyn gowulaşyp biler. Iň oňat litiý-ion batareýa elektrolit goşundysy aşakdaky dört aýratynlyga eýe bolmalydyr:

1) Organiki erginlerde ýokary ergin.

2) Az mukdarda bir ýa-da birnäçe öndürijilik aýratynlyklaryny ep-esli gowulaşdyryp biler.

3) Batareýanyň işleýşine täsir edýän beýleki batareýa komponentleri bilen zyýanly täsirleri ýok.

4) arzan, - zäherli ýa-da pes zäherlilik.

Funksiýalaryna baglylykda goşundylar geçiriji goşundylara, aşa güýçli gorag goşundylaryna, ýangyn saklaýjy goşundylara, SEI filmi {{0} ing emele getirýän goşundylar, katod material goragçylary, LiPF6 stabilizatorlary we beýleki funksional goşundylara bölünip bilner.

Geçiriji goşundylar elektrolit ionlary bilen utgaşmak, litiý duzunyň eremegine we elektrolitleriň geçirijiligini ýokarlandyrmak arkaly litiý {{0} ion ion batareýalarynyň işleýşini gowulandyrýar. Geçiriji goşundylar koordinasiýa reaksiýalarynyň üsti bilen işleýändigi sebäpli, olara ligand goşundylary hem diýilýär we özara täsir edýän ionyň esasynda anion baglara, kationiki baglara we bitarap baglara bölünýär.

Artykmaç zarýaddan goramak goşundylary artykmaç zarýad goragyny üpjün edýär ýa-da artykmaç zarýad çydamlylygyny ýokarlandyrýar. Funksiýa taýdan redoks goşundylaryna we monomer goşundylaryna bölünýär. Häzirki wagtda redoks goşundylary esasan ýokary redoks potensialyna we oňat çözülişine eýe bolan anizol seriýasydyr. Monomer goşundylary ýokary woltly, gazlary bölüp çykarýan polimerizasiýa reaksiýalaryny başdan geçirýär we polimer katod materialynyň üstüni örtýär, zarýad kesýär. Monomer goşundylaryna esasan ksilen we fenilisikloheksan ýaly ysly birleşmeler girýär.

Ameangyn saklaýjy goşundylar elektrolitiň ot alma nokadyny ýokarlandyrmak ýa-da ýanmagy gadagan edýän erkin radikal zynjyr reaksiýasyny ýatyrmak arkaly işleýär. Olaryň görnüşleri 7 - 8-nji suratda görkezilýär. Ameangyn saklaýjylary goşmak, elektrolitiň ýangyjyny azaltmagyň, litiý-ion batareýalarynyň işleýiş temperatura diapazonyny giňeltmegiň we öndürijiligini ýokarlandyrmagyň möhüm usullaryndan biridir. Ameangyn saklaýjy goşundylaryň hereket mehanizmleri esasan iki esse:

1) Gaz fazasy bilen kondensirlenen fazanyň arasynda izolýasiýa gatlagyny döretmek bilen, kondensirlenen we gaz fazalarynda ýanmagyň öňüni alýarlar.

2) tionangyjy reaksiýa prosesinde erkin radikallary ele alýarlar, gaz fazalarynyň arasynda ýanma reaksiýalaryny saklaýan erkin radikal zynjyr reaksiýasyny bes edýärler.