Wanem nao elektrolait long wan litiam bateri?
elektrolaiit
Ilektrolait insait long wanpela litiam-ion bateri em i kari bilong ol aion insait long bateri. Em i gat ol sol bilong litiam, ol ogen solvent, na ol samting ol i putim, olsem i stap long piksa 7-4. Elektrolait i save mekim bikpela wok long karimaut ol aion namel long ol gutpela na nogut elektrod bilong wanpela litiam-on bateri, na mekim gut ol gutpela samting olsem bikpela voltej na hai spesifik eneji. Ol elektrolait i save redi aninit long ol spesifik kondisen na long ol spesifik mak i kam long ol hai-purity oganik solvent, ol sol bilong litiam, na ol samting ol i mas putim. Taim ol samting bilong elektrod i makim eneji densiti bilong betri, elektrolaiit i save makim as bilong laip bilong em long saikel, bikpela na liklik tempereja pefomens, na sefti. Besik komposesen bilong elektrolaite i no senis liklik; inovasen i save stap moa yet long kamapim ol nupela litiam sol na ol aditiv, na tu, wanpela dip klia save long ol intafesel kemikel proses na ol rot i stap insait long ol litiam-aon bateri.
I gat planti kain sol bilong litiam, olsem i stap long piksa 7-5, tasol liklik lain tru ol i save yusim long ol litiam-aon bateri ol i save salim long stua. Wanpela gutpela sol bilong litiam i mas i gat ol dispela samting:
1) Low asosiesen digri, hariap solubol long ol oganik solvent, na mekim sure olsem ionik konduktiviti bilong elektrolait.
2) Ol anion i gat antioksidant na daunim resistens; ol prodak bilong daunim samting i helpim long kamapim wanpela stebol, low-} bek bilong stopim SEI film.
3) Gutpela kemikel stebiliti, i no kamapim ol nogut sait riaksen wantaim ol elektrod materiel, ol elektrolaiit, o ol separator.
4) Simpol proses blong rere, smol praes, non-}toxic mo polusen-}ri.
LiPF6 em i sol bilong litiam ol man i save yusim moa. Taim ol wan wan samting bilong en i no nambawan tru bilong en, em i soim gutpela wok tru long ol kabonet miks solvent elektrolait. LiPF6 i gat ol dispela bikpela gutpela samting:
1) Suitebol solubiliti na hai ionik konduktiviti long non-ekol solvent.
2) Em i ken kamapim wanpela stebol pasivesen film long pes bilong ol aluminium foil karent kolekta.
3) Em i save kamapim wanpela stebol SEI film long grafit elektrod pes wantaim ol kabonet solvent.
Tasol LiPF6 i gat nogut thermal stebiliti na em i save bagarap long ol samting i no stret. Ol samting i kamap inap bagarapim SEI film long sait bilong elektrod, na rausim ol gutpela elektrod ektiv komponen, na kamapim kapasiti i bagarap long taim bilong ron long baisikol.
LiBF em i wanpela litiam sol tu ol i save yusim tu. Komperem wantaim LiPF6, LiBF i gat bikpela opereting tempereja rein, gutpela hai-}tel temperature stebiliti, na superior low-} temperature pefomens. LiBF i gat bikpela konduktiviti, bikpela elektrokemikel windo, na gutpela thermal stebiliti. Bikpela gutpela samting bilong en i stap long piksa bilong em i bilong kisim namba -pe, long wanem, em inap insait stret long wok bilong kamapim piksa bilong SEI.
Structurally, LiDFOB i gat hap-molekul bilong LiBOB na LiBF, na bungim ol gutpela samting bilong gutpela piksa-foming samting bilong LiBOB na gutpela low-taim pefomens bilong LiBF4. Komperem wantaim LiBOB, LiDFOB i gat bikpela solubiliti long ol linear kabonet solvent na bikpela elektrolait konduktiviti. hai-} temperature bilong em na low- temperature pefomens i gutpela moa long LiPF4, na em i gat gutpela kompatibiliti wantaim bateri katod, i kamapim wanpela pasivesen film long aluminium foil pes na pasim elektrolait oksidesen.
Ol CF₃SO₂ grup insait long LiTFSI straksa i gat strongpela elektron- i rausim wok, we i mekim delokalisasen bilong negatif chas i kamap bikpela moa na daunim ion asosiesen pairing, na dispela i kamapim bikpela solubiliti bilong sol. Moa yet, LiTFSI i gat bikpela lektrik konduktiviti, bikpela tempereja bilong dekomposisen, na i no isi long haidrolais; tasol em bai bagarapim tru ol aluminium karent kolekta long ol volteji antap long 3.7V.
Ol 'fluorine atoms' insait long LiFSI molekiul i gat strongpela elektron- i rausim ol samting long N, we i rausim ol samting nogut long N, na dispela i mekim na i no gat strong long aion na isi long rausim Li+, olsem na dispela i mekim na ol i mekim bikpela wok.
LiPO2F2 i soim gutpela low-} temperature pefomens na tu i mekim hai- teperture pefomens bilong elektrolaite. Olsem wanpela aditiv, em i ken kamapim wanpela SEI film i gat planti samting long LixPOyFz na LiF long negatif elektrod pes, we i helpim long daunim bateri intafasiel impedens na kamapim gut bateri saikel pefomens. Tasol LiPO2F2 tu i save kisim hevi long liklik solubiliti.
Bikpela hap bilonglikid elektrolaiitem i ogen solvent, we i save rausim sol bilong litiam na i save givim wanpela kari bilong ol litiam aion. Wanpela gutpela oganik solvent bilong wanpela litiam-on bateri elektrolaiit i mas inapim ol dispela kondisen:
1) Hae dielektrik konstan mo strong abiliti blong disolv blong ol sol blong litiam.
2) poen blong melt we i daon mo poen blong boel we i hae, i stap mentenem wan wota stet ova long wan bigfala tempereja ranj.
3) Viskositi i daunbilo, i helpim litiam-on trenspot.
4) Gutpela kemikel stebiliti, i no bagarapim gutpela na negatif elektrod straksa o rausim ol positif na negatif elektrod materiel.
5) Hae fles poen, gudfala sefti, smol praes, i no -toxic mo non-polluting.
Ol komon ogen solvent we oli yusum long ol litiam-on bateri elektrolaet oli divaed bigwan long ol kabonet solvent mo ol oganik ether solvent, olsem we i stap long Figa 7-6. Bilong kisim wanpela hai-}pefomens litiam-aon bateri elektrolaiit, ol i save yusim wanpela miks solvent i gat tupela o moa oganik solvent, na dispela i larim ol i komplimen narapela narapela na winim gutpela olgeta pefomens. Ol samting bilong bodi bilong ol komon kabonet solvent i stap long Tebol 7-1.
Tebol 7-1 Ol Properti bilong bodi bilong ol Komon Kabonet Solvents
| Ogenik Solvent | Relatif Daelektrik Konstant | Melting Poin/ digri | Boilim Poin/ digri | Viskositi Koefisen |
|---|---|---|---|---|
| Ethylene Kabonet (EC) | 89.6 | 37 | 243 | 1.86 |
| Propilen Kabonet (PC) | 64.4 | -55 | 240 | 2.53 |
| Dimetil Kabonet (DMC) | 0.59 | 2 | 91 | 0.59 |
| Dietil Kabonet (DEC) | 2.8 | -43 | 126 | 0.75 |
| Etil Metil Kabonet (EMC) | 3.0 | -53 | 108 | 0.65 |
Ol oganik ether solvent i save inkludim ol sen ether olsem 1,2{4}}dimetoksipropane (DMP), dimetoksimethan (DMM), na ethylene glycol dimetil ether (DME), na saiklik ether olsem tetrahaidretrofuran (THF) na 2{2-MO-THF). Long ol solvent bilong sen ether, taim kabon sen i longpela moa, orait ol kemikal i stap gut, tasol taim viskositi i go antap na mak bilong litiam-ion maigresen i go daun. Ethylene glycol dimethyl ether i ken kamapim wanpela gutpela chilet (LiPF6·DME) wantaim litiam heksafluorophosfet, na i soim strongpela pawa bilong rausim ol sol bilong litiam na dispela i kamapim bikpela elektrolait konduktiviti. Tasol DME i gat nogut kemikel stebiliti na i no inap kamapim wanpela stebol pasivesen film long pes bilong negatif elektrod materiel.
Ol solvent i gat kabon i gat ol saiklik kabonet olsem propilen kabonet (PC) na etilen kabonet (EC), na ol sen kabonet olsem dimetil kabonet (DMC), daietil kabonet (DEC), na metil etil kabonet (EMC). Ol saiklik kabonet i gat bikpela dielektrik konstan, na dispela i mekim ol sol bilong litiam i solubol moa, tasol ol i gat bikpela viskositi tu, na dispela i mekim na litiam i no gat planti samting bilong helpim ol manmeri. Ol sen kabonet i gat liklik dielektrik konstan na wik litiam sol solubiliti, tasol liklik viskositi na gutpela floebiliti, i helpim litiam{{3}on maigresen.
Ol kain flame-′………′ i gat ol aditiv bilong ol litiam-on elektrolaiit i stap long piksa 7-7. Ol aditiv, we oli yusum long ol smol amaon, oli gat ol bigfala ifek mo oli wan ekonomik mo praktikol metod blong impruvum pefomens blong litiam-on bateri. Long putim liklik dosis bilong ol samting ol i putim long elektrolait bilong litiam-on bateri, sampela mak bilong pefomens bilong bateri i ken kamap gutpela moa, olsem reversibel kapasiti, elektrod/elektrolait kompatibiliti, saikel pefomens, reit pefomens, na sefti pefomens, i mekim bikpela wok long litiam-on bateri. Wanpela gutpela litiam-aon bateri elektrolaiit aditiv i mas gat ol dispela fopela pasin:
1) Bikpela solubiliti long ol ogen solvent.
2) Wan smol amaon i save impruvum wan o moa pefomens fasin.
3) No gat ol nogut sait riaksen wantaim ol narapela bateri komponen we i afektim bateri pefomens.
4) Kost we i daon, i no blong -i}toksik o i no gat tumas posen.
Bes long wok bilong ol, ol aditiv i ken kategorisim i go insait long ol konduktiv aditiv, ovachas proteksen aditiv, paia retardant aditiv, SEI film-foming aditiv, katod materiel proteksen, LiPF6 stabilisa, na ol narapela wok aditiv.
Ol konduktiv aditiv i save helpim reit pefomens bilong litiam-on bateri long rot bilong kodinetim wantaim ol elektrolait aion, promotim litiam sol dissolusen, na skruim elektrolait konduktiviti. Bikos ol konduktiv aditiv i wok long rot bilong ol kodinesen riaksen, ol i kolim tu ol ligand aditiv, na ol i klasifaim ol i go long ol anionik ligand, kationik ligand, na ol neutral ligand i bihainim aion i wok bung wantaim.
Ol aditiv bilong lukautim ovachaj i save givim proteksen bilong ovachaj o strongim ovachaj tolerans. Ol i save wok gut long wok bilong ol i go insait long ol redoks aditiv na ol monoma aditiv. Nau yet, ol redoks aditiv em ol anisol seris moa yet, we i gat bikpela redoks potensial na gutpela solubiliti. Ol aditiv bilong monoma i save go insait long ol polimeraisesen riaksen aninit long bikpela voltej, rilisim ol ges, na polima i save kotim katod materiel pes, na stopim sasing. Ol samting ol i putim long monoma i gat ol aromatik kompaun olsem xylene na fenilikloheksan.
Flame retardant additives i wok long rot bilong apim ignisen poin bilong elektrolaiit o pinisim fri radikel sen riaksen we i pasim paia. Ol kain bilong ol i stap long piksa 7-8. Addim ol flame retardant em i wanpela bikpela rot bilong daunim paia bilong elektrolaiit, skruim wok bilong opereting tempereja bilong ol litiam-aon bateri, na kamapim gut wok bilong ol. Ol mekanisme bilong wok bilong ol paia i save daunim ol samting i save daunim paia i save kamap tupela taim moa:
1) Taim ol i kamapim wanpela insulating leit namel long ges fes na kondens fez, ol i stopim paia long tupela kondens na ges hap.
2) Ol i kisim ol fri radikel long taim bilong proses bilong paia, na pinisim fri radikel sen riaksen we i pasim ol kombusen riaksen namel long ol ges feses.
