Először lítium-ion akkumulátor-elektrolit
Az elektrolit a lítium-ion akkumulátorok négy legfontosabb anyagának egyike. A lítium-ion akkumulátorok vérellátása garantálja a lítium-ion akkumulátorok nagyfeszültségű és nagy energiájú energiáját. Az elektrolit főleg nagy tisztaságú szerves oldószerből, elektrolit-lítiumsóból és egy szükséges adalékanyag nyersanyagából áll, és bizonyos körülmények között bizonyos arányban állítják elő.
1,1 szerves oldószer
A szerves oldószert általában nagy dielektromos állandó oldószerrel keverjük egy alacsony viszkozitású oldószerben. A szokásos elektrolit-lítium-sók a kálium-perklorát, a kálium-hexafluor-foszfát, a kálium-tetrafluor-borát stb., A költségek, a biztonság és a hasonlók figyelembevételével, kálium-hexafluor-foszfát.
A lítium-ion akkumulátor elektrolitjaiban szokásosan használt szerves oldószerek az etilén-karbonát (EC) dietil-karbonát (DEC), dimetil-karbonát (DMC), etil-metil-karbonát (EMC), propilén-karbonát (PC), akrilsav B. Ester (EA), metil. akrilát (MA) és hasonlók. A szerves oldószert használat előtt szigorúan ellenőrizni kell. Az oldószer tisztasága szorosan kapcsolódik a stabil feszültséghez. A szerves oldószer nedvessége döntő szerepet játszik a minősített elektrolit kialakításában. A víz 10-6 alá csökkentése csökkentheti a lítium-hexafluor-foszfát bomlását, lassíthatja a SEI-film bomlását, és megakadályozhatja a gáz emelkedését. A nedvességtartalom molekulaszűrő adszorpcióval, légköri vagy vákuumdesztillációval és inert gáz bevezetésével érhető el. Annak érdekében, hogy nagy ionos vezetőképességű oldatot kapjunk, hogy a lítiumionok gyorsan belépjenek, az oldószer általában vegyes anyag, például etilén-karbonát (EC) + dimetil-karbonát (DMC), etilén-karbonát (EC) + dietil-karbonát. Ester (DEC).
1.2 elektrolit lítium só
Az elektrolit-lítium-só az elektrolit legnagyobb költsége, ami az elektrolitköltség mintegy 40% -át teszi ki. A LiPF6 a leggyakrabban használt elektrolit-lítiumsó, amely a negatív elektródhoz stabil, magas elektromos vezetőképességgel, nagy kisülési kapacitással, kis belső ellenállással és gyors töltési és kisütési sebességgel rendelkezik. Azonban érzékeny a nedvességre és a HF-re, és a reakciót száraz légkörben (például kesztyűtartóban) kell végrehajtani. Nem ellenáll a magas hőmérsékletnek, és a bomlási reakció 80 ° C és 100 ° C közötti hőmérsékleten foszfor-pentafluoridot és lítium-fluoridot képez. . A költségek, a biztonság és egyéb szempontok figyelembevételével a lítium-hexafluor-foszfát előnye, hogy kiemelkedő ionvezetőképessége, kiváló oxidációs stabilitása és alacsony környezeti szennyezése van. Jelenleg az előnyös lítium-ion akkumulátor-elektrolit, és kereskedelmi lítium-ion akkumulátorokban is használható. A fő elektrolit. Emellett a LiBF4, a LiPF6, a LiBOB, a LiFSI, a LiPF2, a LiTDI és a lítium-só elektrolit-rendszerek, amelyek nagy biztonsággal és jó ciklustel rendelkeznek, figyelmet szenteltek.
1.2.1 Lítium-hexafluor-foszfát
Jelenleg a LiPF6 előkészítési folyamatával kapcsolatos kutatás főként két kategóriába sorolható: HF oldószeres módszer és ioncserélő módszer. A HF? Az oldószeres módszer a legelterjedtebb módszer LiPF6 előállítására a LiF oldása HF oldószerben, majd közvetlenül a foszfort vagy fluorot tartalmazó anyag bejuttatásával, és a kristály elpárologtatása vagy hűtése után a végtermék előállításához. A módszer az ipari berendezések fő módszere, és az elkészített LiPF6 nagy tisztaságú és jó minőségű, és alkalmas a csúcsminőségű lítium akkumulátor gyártási igényére. Az előkészítési folyamatnak azonban nagy a szükséglete a berendezésekre és a működésre, és a LiPF6-ban maradt HF nagy hatással van az akkumulátor teljesítményére.
A LiPF6 másik nagy termelési módja a gesztenye-csere módszer. A hexafluor-foszfát és a lítiumtartalmú vegyület ioncserélő eljárásának szerves oldószerben való alkalmazására vonatkozik LiPF6 előállítására. Az ioncserélő módszer fő jellemzője, hogy egyszerű és egyszerű, de a LiPF6 tisztasági problémája korlátozza széles körű alkalmazását.
1.2.2 Új lítium-só
Jelenleg nagy biztonsággal és jó ciklusteljesítményű lítium-só elektrolit rendszerek sorozata figyelemreméltó. A LiPF6 hagyományos elektrolit-lítiumsóhoz képest, bár az átfogó képesség nem tud versenyezni a LiPF6-mal, nyilvánvaló előnyei vannak különböző szempontok, például a LiBOB? jó elektrokémiai stabilitása és termikus stabilitása, reagálhat specifikus oldószerekkel, hogy stabil SEI? membrán, amely az ismételt energiaciklusok után csillapítható. A LiFSI egy lítium akkumulátor elektrolit, kiváló teljesítményt nyújt. Kiváló vezetőképességgel és jó elektród anyagokkal kompatibilis. A LiBF4-nek jobb a kémiai és termikus stabilitása, mint a LiPF6, és a biztonságossága figyelemre méltóbb. Számos kísérleti adat azonban bizonyítja, hogy mindig egyetlen elkerülhetetlen meghatározás létezik egyetlen lítium-sóval. Például a LiFSI könnyen alumínium korróziót okoz. A LiBF4 viszonylag kis anion sugarú, erős lítiumionokkal való kölcsönhatás és gyenge vezetőképesség. Alacsonyabb teljesítményű, mint lítium-ion akkumulátor, csak elektrolit-lítium-só formájában. Ezért különböző szerkezetek és különböző szerkezetek lítiumsóit összekeverjük, így a kompozit elektrolit kiváló tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek nem rendelkeznek egyszerű elektrolitokkal, ezáltal javítva az elektrolit teljesítményét.
1.2.3 Különböző lítiumsók előnyei és hátrányai
LiBF4: az alacsony hőmérsékletű teljesítmény jobb, de drága és kevésbé oldható;
LiPF6: Az átfogó teljesítmény jobb, és a hátránya a könnyű vízfelvétel és hidrolízis;
LiBOB: a magas hőmérsékletű teljesítmény jobb, különösen az oldószer negatív elektródra történő behelyezésének gátlása, de az oldhatóság túl alacsony;
LiFSI: nem csak környezetbarát, hanem jó hőstabilitással, nedvességérzékenységgel és elektromos vezetőképességgel rendelkezik;
LiPF2: javítja a magas hőmérsékleti ciklus teljesítményét és tárolási teljesítményét, alacsony hőmérsékleti teljesítményét, valamint a lítium akkumulátorok túlterhelésvédelmét és kiegyensúlyozott teljesítményét;
LiTFSI: jó elektrokémiai stabilitás, magas ionvezetőképesség, jó hőstabilitás és nehezen hidrolizálható;
LiTDI: Nagyon magas lítiumion-migrációs számmal rendelkezik, ami csökkenti a lítium-só mennyiségét és csökkenti az akkumulátor költségét.
1.3.1 Adalékanyagok
Sokféle adalékanyag van, és a különböző lítium-ion akkumulátorgyártók eltérő követelményeket támasztanak az akkumulátor használatával és teljesítményével kapcsolatban, és a kiválasztott adalékanyagok fókusza is eltérő. Általában a felhasznált adalékanyagok elsősorban a következő hatásokkal rendelkeznek:
(1) Filmképző adalék
Szervetlen filmképző adalékok: kis molekulák, mint például az SO2, a CO2 és a CO elősegíthetik a passziváló film képződését, és egy olyan halogenid hozzáadása, mint a LiI vagy LiBr is javíthatja a passziváló filmet.
A szerves filmképző adalékanyagok: a fluorozott, klórozott és brómozott szerves vegyületek, például az anizol vagy halogénezett származékai javíthatják az akkumulátor ciklusteljesítményét és csökkenthetik az akkumulátor visszafordíthatatlan kapacitásveszteségét. Ezek közül a vinilén-karbonát (VC) egy nagyon jó filmképző adalék.
(2) a víz és a HF savas adalékok csökkentése az elektrolitban
A karbodiimidvegyület megakadályozhatja a LiPF6 savas savvá történő hidrolízisét. Ezenkívül néhány fém-oxidot, például Al201, MgO, BaO, Li2CO1, CaCO1 és hasonlókat használunk a HF eltávolítására.
(3) Megakadályozza a túlterhelés és a túladagolás adalékanyagokat
Az olyan vegyületek, mint a szerves aminok és az iminek, a bifenilek és a karbazolok adalékanyagként használhatók a túlterhelés és a túladagolás megelőzésére.
(4) Tűzálló adalékanyagok
A magas forráspontú magas lobbanáspontú tűzveszélyes vegyületekben tűzálló anyagként olyan szerves foszforvegyületeket, mint a tetrapropoxi-szilán (TPOS), a tetrametoxi-szilán (TMOS), a szerves fluor-vegyületek és a halogénezett alkil-foszfátok.
(5) Az alacsony hőmérsékletű adalékanyagok javítása
Az N, N-dimetil-trifluor-acetamid, a szerves borid, a fluortartalmú karbonát és más alacsony viszkozitású, magas lobbanáspont előnyös az akkumulátor alacsony hőmérsékleti teljesítményének javítására.
(6) Többfunkciós adalékanyagok
Miután a PC-oldószerhez 12-korona-4-et adtunk, az elektród interfészen lévő SEI fóliát optimalizáltuk az elektróda első visszafordíthatatlan kapacitásveszteségének csökkentésére. A fluorozott szerves oldószerek és a halogénezett foszfátok, például a BTE és a TTFP hozzáadása az elektrolithoz nemcsak a kiváló SEI film kialakulásához járul hozzá, hanem bizonyos, vagy akár jelentősen lángálló az elektrolithoz.