Lithium-ion batterij elektrolyt type

1.1 vloeibare elektrolyt

De keuze van elektrolyt heeft een grote invloed op de prestaties van lithium-ionbatterijen. Het moet een goede chemische stabiliteit hebben, vooral bij hogere potentialen en omgevingen met hogere temperaturen, en heeft een hogere ionische geleidbaarheid (> 10-3). ? S / cm), en moet inert zijn voor de anode- en kathodematerialen, kan ze niet binnenvallen. Omdat de lithium-ionbatterij een hoge laad- en ontlaadpotentiaal heeft en het anodemateriaal is ingebed met een chemisch actief lithium, moet de elektrolyt een organische verbinding gebruiken en kan deze geen water bevatten. De ionische geleidbaarheid van organisch materiaal is echter niet goed, dus wordt een oplosbaar geleidend zout aan het organische oplosmiddel toegevoegd om de ionische geleidbaarheid te verhogen. Op dit moment worden lithium-ionbatterijen voornamelijk gebruikt als elektrolyten. De oplosmiddelen zijn watervrije organische stoffen zoals EC, PC, DMC, DEC, en de meeste gebruiken gemengde oplosmiddelen zoals EC / DMC en PC / DMC. De geleidende zouten zijn LiC104, LiPF6, LiBF6, LiAsF6, enz. En hun geleidbaarheid is eenmaal LiAsF6> y LiPF6> LiBF6. LiClO4 is kwetsbaar voor explosie en andere veiligheidsproblemen vanwege de hoge oxiderende eigenschappen. Het is over het algemeen beperkt tot experimenteel onderzoek. LiAsF6 heeft een hoge ionengeleidbaarheid en is gemakkelijk te zuiveren en heeft een goede stabiliteit, maar bevat giftig As, dat beperkt is in gebruik; LiBF6-chemie En de thermische stabiliteit is niet goed en de geleidbaarheid is niet hoog. Hoewel LiPF6 een ontledingsreactie zal ondergaan, heeft het een hoge iongeleidbaarheid, dus lithiumionbatterijen gebruiken in principe LiPF6. Tegenwoordig gebruiken de meeste van de elektrolyten die in commerciële lithiumionbatterijen worden gebruikt, de EC / DMC van LiPF6, die een hoge iongeleidbaarheid en een goede elektrochemische stabiliteit heeft.

2.2 vaste elektrolyt

Het gebruik van metallisch lithium direct als een anodemateriaal heeft een hoog omkeerbaar vermogen en de theoretische capaciteit is zo hoog als 3862 mAh · g-1, wat meer is dan tien keer dat van grafietmaterialen, en de prijs is ook laag, wordt beschouwd als de optimale aantrekkingskracht van een nieuwe generatie lithiumionbatterijen. Het anodemateriaal zal dendritisch lithium produceren. Het gebruik van een vaste elektrolyt als geleiding van ionen kan altijd dendritisch lithium doen groeien, waardoor het mogelijk is om metallisch lithium als een anodemateriaal te gebruiken. Bovendien vermijdt het gebruik van een vaste elektrolyt het nadeel van te veel elektrolytlekkage en kan de batterij worden gemaakt in een dunnere (slechts 0,1 mm dikke) hoogenergetische batterij met een hogere energiedichtheid en een kleiner volume. Destructieve experimenten tonen aan dat lithium-ionbatterijen in vaste toestand hoge veiligheidsprestaties hebben. Na liquidatie, verwarming (200 ° C), kortsluiting en overladen (600%) en andere destructieve experimenten zullen vloeibare elektrolytische lithium-ionbatterijen lekken en exploderen. Seksuele problemen, terwijl solid-state batterijen geen andere veiligheidsproblemen hebben behalve een lichte verhoging van de binnentemperatuur (<20 °=""> Vaste polymere elektrolyten hebben een goede flexibiliteit, vormbaarheid, stabiliteit en lage kosten. Het kan worden gebruikt als een positieve en negatieve elektrode-afstandfolie en als een elektrolyt voor ionentransport.

Vaste polymere elektrolyten worden in het algemeen geclassificeerd in een droge vaste polymeer elektrolyt (SPE) en een gelpolymeer elektrolyt (GPE). SPE vaste polymeerelektrolyten zijn hoofdzakelijk gebaseerd op polyethyleenoxide (PEO), hetgeen het nadeel heeft van lage ionische geleidbaarheid en slechts 10-40 cm bij 100 ° C kan bereiken. In SPE treedt ionengeleiding voornamelijk op in het amorfe gebied en wordt transport overgedragen door de beweging van de polymeerketen. PEO wordt gemakkelijk gekristalliseerd vanwege de hoge regelmaat van zijn moleculaire keten en kristallisatie vermindert de ionische geleidbaarheid. Daarom is het, om de ionische geleidbaarheid te verhogen, enerzijds mogelijk om de ionische geleidbaarheid te verminderen. Daarom, om de ionische geleidbaarheid te verbeteren, aan de ene kant, door de oplosbaarheid van het polymeer te verminderen. Enting, blok, verknoping, copolymerisatie en dergelijke worden gebruikt om de uithongeringskristal eigenschappen van het polymeer te vernietigen, en de ionische geleidbaarheid daarvan kan opmerkelijk worden verbeterd. Bovendien kan de toevoeging van een anorganisch samengesteld zout ook de ionische geleidbaarheid verhogen. Het toevoegen van een vloeibaar organisch oplosmiddel met een hoog diëlektrisch constant laag moleculairgewicht zoals PC aan het vaste polymeer elektrolyt kan de oplosbaarheid van het geleidende zout aanzienlijk verbeteren. Het gevormde elektrolyt is een GPE-gelpolymeerelektrolyt, dat bij kamertemperatuur een verbeterde temperatuur heeft. Ionische geleidbaarheid, maar de liquidatie mislukt tijdens gebruik. Gelpolymeer-lithiumionbatterijen zijn in de handel gebracht.