Introduktion til formulering af lithiumionbatterielektrolytformulering

Lithium-ion-batterielektrolytter er ikke-vandige flydende elektrolytter sammensat af organiske opløsningsmidler og elektrolyt-lithiumsalte. Selvfølgelig er der faste elektrolytter. Hvad er de lavet af? Lad os se.

1. Flydende lithiumionbatterielektrolyt

Valget af elektrolyt har stor indflydelse på ydeevnen for lithium-ion-batterier. Det skal være kemisk stabilt, især ikke let at nedbryde ved højere potentialer og omgivelser med højere temperatur, og har højere ionisk ledningsevne (GG gt; 10-3s) / cm) og skal være inert over for anode- og katodematerialerne og kan ikke korroderer dem.

Ledende salte inkluderer LiCIO4, LiPF6, LiBF6, LiA SF6 og LiOSO2CF3, og deres elektriske ledningsevne er i størrelsesordenen LiAsF6> LiPF6> LiCIO4> LiBF6> LiOSO2CF3. LiClO4 er tilbøjelig til sikkerhedsproblemer såsom eksplosion på grund af dets høje oxiderbarhed, hvilket generelt er begrænset til eksperimentelle undersøgelser; LiAsF6 har høj ionisk ledningsevne, let oprensning og god stabilitet, men indeholder giftig As, og dens anvendelse er begrænset;

LiBF6 har dårlig kemisk og termisk stabilitet og lav elektrisk ledningsevne. LiO SO2CF3 har dårlig elektrisk ledningsevne og har en ætsende virkning på elektroden, så den bruges sjældent; skønt LiPF6 gennemgår en nedbrydningsreaktion, har den høj ionisk ledningsevne, så den nuværende lithiumion. Batteriet bruger grundlæggende LiPF6. I øjeblikket bruger de fleste elektrolytter i kommercielle lithium-ion-batterier LiPF6 EC2DMC, som har højere ionisk ledningsevne og bedre elektrokemisk stabilitet.

2. Fast elektrolyt

Den direkte anvendelse af metallisk lithium som anodemateriale har en høj reversibel kapacitet, dens teoretiske kapacitet er så høj som 3862mAh-g-1, hvilket er mere end ti gange den for grafitmaterialer, og prisen er lavere. Det betragtes som den mest attraktive nye generation af lithium-ion-batterier. Anodematerialet, men vil producere dendritisk lithium. Brug af fast elektrolyt som ionledning kan hæmme væksten af ​​dendritisk lithium, hvilket gør det muligt for metallisk lithium at blive brugt som et anodemateriale. Derudover kan brugen af ​​fast elektrolyt undgå manglerne ved væskelektrolytlækage, og batteriet kan gøres til et tyndere (kun 0,1 mm tykt), højere energitæthed og mindre volumen højenergibatteri.

Den faste polymerelektrolyt har egenskaberne god fleksibilitet, filmdannende egenskaber, stabilitet og lave omkostninger. Det kan bruges som en separator mellem positive og negative elektroder og som en elektrolyt til overførsel af ioner.

Faste polymerelektrolytter kan generelt opdeles i tørre faste polymerelektrolytter (SPE) og gelpolymerelektrolytter (GPE). SPE solid polymerelektrolyt er hovedsageligt baseret på polyethylenoxid (PEO). Dens ulempe er, at ionens ledningsevne er lav, hvilket kun kan nå 10-40 cm ved 100 ° C.

Tilsætning af et flydende organisk opløsningsmiddel med høj dielektrisk konstant og lav molekylvægt såsom PC til den faste polymerelektrolyt kan i høj grad forbedre opløseligheden af ​​det ledende salt. Den dannede elektrolyt er GPE-gelpolymerelektrolyt, som har en høj temperatur ved stuetemperatur. Ionisk ledningsevne, men i løbet af brugen vil den sive ud og blive ugyldig. Gelpolymer lithium-ion-batterier er kommercialiseret.

3. Gelelektrolyt

Hovedkomponenterne i gelpolymerelektrolytten er grundlæggende de samme som den flydende organiske elektrolyt, bortset fra at den flydende organiske elektrolyt adsorberes på gelpolymermatricen. Ud over de ovennævnte betingelser skal det også have vedhæftningen mellem det elektrodeaktive materiale God vedhæftning, alle opløsningsmidler er fastgjort i polymermatrixen, der er ikke noget frit organisk opløsningsmiddel for at sikre ingen lækage, god bøjningsevne og høj mekanisk styrke.

Lithium-ion batteri elektrolyt skal opfylde:

En lithiumion har høj ledningsevne, som er 3 × 10-3 ~ 2 × 10-2S / cm i et bredt temperaturområde;

B har et bredt elektrokemisk vindue, det vil sige, det er stabilt i et bredt spændingsområde (for lithium-ion-batterier skal det være stabilt ved 4,5 V) uden nedbrydningsreaktion, det vil sige, det har god oxidationsstabilitet.

C er kemisk stabil, det vil sige, den reagerer grundlæggende ikke med batterisystemets elektrodematerialer, såsom den positive elektrode, den negative elektrode, strømopsamleren, separatoren og klæbemidlet;

D er garanteret at være flydende i et bredt temperaturinterval, håber generelt, at temperaturområdet er -40 ~ ~ 700C

E har gode opløsningsegenskaber for ioner;

F er ikke-giftigt, lavt damptryk, sikkert at bruge;

G kan fremme den reversible reaktion af elektroden så meget som muligt og har god kompatibilitet med elektroden;

H er let at forberede og lave omkostninger.