סוללות ליתיום יון סוג אלקטרוליטי

סוללות ליתיום יון סוג אלקטרוליטי

1.1 אלקטרוליט נוזלי

הבחירה של אלקטרוליט יש השפעה רבה על הביצועים של סוללות ליתיום יון. זה חייב להיות יציבות כימית טובה, במיוחד בפוטנציאל גבוה יותר סביבות טמפרטורה גבוהה יותר, יש מוליכות יונית גבוהה יותר (> 10-3). ? S / cm), והוא חייב להיות אינרטי אל האנודה וחומרים קטודה, לא יכול לפלוש להם. מאז סוללת ליתיום יון יש תשלום גבוה פוטנציאל פריקה וחומר האנודה מוטבע עם ליתיום פעיל כימית, אלקטרוליט חייב להשתמש במתחם אורגני ואינו יכול להכיל מים. עם זאת, מוליכות יונית של חומר אורגני הוא לא טוב, ולכן מלח מוליך מסיס מתווסף ממס אורגני כדי להגדיל את המוליכות יונית. כיום, סוללות ליתיום יון משמשים בעיקר אלקטרוליטים. הממיסים הם חומרים אורגניים נטולי מים כגון EC, PC, DMC, DEC, ורובם משתמשים בממיסים מעורבים כגון EC / DMC ו- PC / DMC. מלחי מוליך הם LiClO? 4, LiPF6, LiBF6, LiAsF6, וכו ', ואת המוליכות שלהם הוא פעם LiAsF6> LiPF6> LiClO 4> LiBF6. LiClO4 הוא חשוף פיצוץ ובעיות בטיחות אחרות בשל הנכס מחמצן גבוהה שלה. זה מוגבל בדרך כלל מחקר ניסיוני. LiAsF6 יש מוליכות יון גבוהה וקל לטהר ויש לו יציבות טובה, אבל מכיל רעיל כמו, אשר מוגבל בשימוש; כימיה LiBF6 ויציבות תרמית לא טוב המוליכות היא לא גבוהה. למרות LiPF6 יעבור תגובה הפירוק, יש מוליכות יונית גבוהה, כך סוללות ליתיום יון הם בעצם באמצעות LiPF6. כיום, רוב אלקטרוליטים המשמשים סוללות ליתיום יון מסחרי להשתמש EC / DMC של LiPF6, אשר יש מוליכות יונית גבוהה יציבות אלקטרוכימית טובה.

2.2 אלקטרוליט מוצק

השימוש של ליתיום מתכת ישירות כמו חומר האנודה יש יכולת הפיך גבוהה, ואת היכולת התיאורטית שלה הוא גבוה ככל 3862 mAh · G-1, אשר הוא יותר מעשר פעמים של חומרים גרפיט, והמחיר הוא גם נמוך, אשר נחשב האטרקציה האופטימלית של הדור החדש של סוללות ליתיום יון. החומר האנודה תייצר ליתיום דנדריטי. השימוש אלקטרוליט מוצק כמו הולכה של יונים תמיד יכול לגדל ליתיום דנדריטי, מה שמאפשר להשתמש ליתיום מתכתי כחומר האנודה. בנוסף, השימוש באלקטרוליט מוצק מונע את החסרון של יותר מדי דליפת אלקטרוליט, והסוללה יכולה להפוך לסוללת אנרגיה רזה (רק 0.1 מ"מ) עם צפיפות אנרגיה גבוהה יותר ונפח קטן יותר. ניסויים הרסניים מראים כי סוללות מוצקות של סוללות ליתיום-יון יש ביצועים בטיחותיים גבוהים. לאחר חיסול, חימום (200 מעלות צלזיוס), קצר ו overcharcharge (600%) וניסויים הרסניים אחרים, סוללות ליתיום יון אלקטרוליט נוזלי ידלו להתפוצץ. בעיות מיניות, בעוד סוללות מצב מוצק אין בעיות בטיחות אחרות למעט עלייה קלה בטמפרטורה הפנימית (<20 °=""> אלקטרוליטים פולימר מוצק יש גמישות טובה, moldability, יציבות, ועלות נמוכה. זה יכול לשמש סרט אלקטרודה חיובי ושלילי הסרט כמו אלקטרוליט עבור יון תחבורה.

אלקטרוליטים פולימר מוצק מסווגים בדרך כלל לתוך אלקטרוליט פולימר מוצק יבש (SPE) ו ג 'ל פולימר אלקטרוליט (GPE). SPE פולימר מוצק פולימר מבוססים בעיקר על תחמוצת פוליאתילן (PEO), אשר יש את החיסרון של מוליכות יונית נמוכה יכול להגיע רק 10-40 ס"מ ב 100 מעלות צלזיוס. ב SPE, הולכה יון מתרחשת בעיקר באזור אמורפי, הובלה מועבר על ידי התנועה של שרשרת הפולימר. PEO הוא התגבשה בקלות בשל הקביעות הגבוהה של שרשרת מולקולרית שלה, הגבישים מפחית מוליכות יונית. לכן, על מנת להגדיל את מוליכות יונית, מצד אחד, ניתן להפחית את המוליכות יונית. לכן, כדי לשפר את מוליכות יונית, מצד אחד, על ידי הפחתת מסיסות של הפולימר. השתלת, לחסום, cross-linking, copolymerization וכדומה משמשים להרוס את הרעב תכונות גביש של הפולימר, ואת המוליכות יונית של זה יכול להיות משופר להפליא. בנוסף, תוספת של מלח מורכב אנאורגני יכול גם להגדיל את המוליכות יונית. הוספת גבוהה דיאלקטרי קבוע נמוך משקל מולקולרי נוזלי ממס אורגני כגון מחשב כדי אלקטרוליט פולימר מוצק יכול לשפר מאוד את מסיסות של מלח מוליך. אלקטרוליט שנוצר הוא אלקטרוליט ג 'ל פולימר אלקטרול, אשר יש טמפרטורה משופרת בטמפרטורת החדר. מוליכות יונית, אבל חיסול תיכשל במהלך השימוש. ג'ל פולימר סוללות ליתיום יון כבר מסחור.