Introdução de formulação de eletrolitos da bateria de íon de lítio

Os eletrólitos da bateria de íons de lítio são eletrólitos líquidos não aquosos compostos por solventes orgânicos e sais de lítio eletrólitos. Claro, há eletrólitos sólidos. Do que eles são feitos? Vamos dar uma olhada.

1. Eletrólito líquido da bateria de íons de lítio

A escolha do eletrólito tem um grande impacto no desempenho das baterias de íons de lítio. Deve ser quimicamente estável, especialmente não é fácil de se decompor em potenciais mais elevados e ambientes de temperatura mais alta, e tem maior condutividade iônica (>10-3s) /cm), e deve ser inerte aos materiais de ânodo e cátodo, e não pode corroê-los.

Os sais condutores incluem LiCIO4, LiPF6, LiBF6, LiA SF6 e LiOSO2CF3, e sua condutividade elétrica está na ordem de LiAsF6>LiPF6>LiCIO4>LiBF6>LiOSO2CF3. O LiClO4 é propenso a problemas de segurança, como a explosão devido à sua alta oxidabilidade, que geralmente se limita a estudos experimentais; LiAsF6 tem alta condutividade iônica, fácil purificação e boa estabilidade, mas contém tóxico As, e seu uso é restrito;

LiBF6 tem baixa estabilidade química e térmica e baixa condutividade elétrica. LiO SO2CF3 tem má condutividade elétrica e tem um efeito corrosivo no eletrodo, por isso raramente é usado; embora o LiPF6 sondore uma reação de decomposição, ele tem alta condutividade iônica, então o íon de lítio atual A bateria basicamente usa LiPF6. Atualmente, a maioria dos eletrólitos usados em baterias comerciais de íons de lítio usam LiPF6 EC2DMC, que tem maior condutividade iônica e melhor estabilidade eletroquímica.

2. Eletrólito sólido

O uso direto do lítio metálico como material de ânodo tem uma alta capacidade reversível, sua capacidade teórica é tão alta quanto 3862mAh-g-1, que é mais de dez vezes maior que a de materiais de grafite, e o preço é menor. É considerada a nova geração mais atraente de baterias de íons de lítio. O material do ânodo, mas produzirá lítio dendrático. O uso de eletrólitos sólidos como condução de íons pode inibir o crescimento do lítio dendrático, possibilitando que o lítio metálico seja usado como um material de ânodo. Além disso, o uso de eletrólitos sólidos pode evitar as deficiências do vazamento de eletrólitos líquidos, e a bateria pode ser transformada em uma bateria mais fina (apenas 0,1 mm de espessura), maior densidade energética e bateria de menor volume de alta energia.

O eletrólito de polímero sólido tem as características de boa flexibilidade, propriedades de formação de filmes, estabilidade e baixo custo. Pode ser usado como separador entre eletrodos positivos e negativos e como eletrólito para transferência de íons.

Os eletrólitos de polímeros sólidos geralmente podem ser divididos em eletrólitos de polímeros sólidos secos (SPE) e eletrólitos de polímeros de gel (GPE). O eletrólito de polímero sólido da SPE é baseado principalmente em óxido de polietileno (PEO). Sua desvantagem é que a condutividade de íons é baixa, que só pode chegar a 10-40cm a 100°C.

Adicionar um solvente orgânico líquido com alta constante dielétrica e baixo peso molecular, como PC, ao eletrólito de polímero sólido pode melhorar muito a solubilidade do sal condutor. O eletrólito formado é o eletrólito de polímero de gel GPE, que tem uma alta temperatura à temperatura ambiente. Condutividade iônica, mas no processo de uso, ela vai vazar e se tornar inválida. As baterias de íons de lítio de polímero gel foram comercializadas.

3. Eletrólito de gel

Os principais componentes do eletrólito de polímero gel são basicamente os mesmos que o eletrólito orgânico líquido, exceto que o eletrólito orgânico líquido é adsorvido na matriz do polímero gel. Portanto, além das condições acima, também deve ter a adesão entre o material ativo do eletrodo Boa adesão, todos os solventes são fixados na matriz do polímero, não há solvente orgânico livre, para garantir nenhum vazamento, bom desempenho de dobra e alta resistência mecânica.

O eletrólito da bateria de íons de lítio deve atender:

Um íon de lítio tem alta condutividade, que é 3×10-3~2×10-2S/cm em uma ampla faixa de temperatura;

B tem uma ampla janela eletroquímica, ou seja, é estável em uma ampla faixa de tensão (para baterias de íons de lítio, deve ser estável a 4,5V) sem reação de decomposição, ou seja, tem boa estabilidade de oxidação.

C é quimicamente estável, ou seja, basicamente não reage com os materiais eletrodos do sistema de bateria, como o eletrodo positivo, o eletrodo negativo, o coletor de corrente, o separador e o adesivo;

D é garantido ser líquido em uma ampla faixa de temperatura, geralmente espero que a faixa de temperatura seja -40~+700C

E tem boas propriedades de solvação para íons;

F é não tóxico, baixa pressão de vapor, seguro de usar;

G pode promover a reação reversível do eletrodo tanto quanto possível, e tem boa compatibilidade com o eletrodo;

H é fácil de preparar e baixo custo.