Kico ta e electrolito den un bateria di litio?
elektrolito
E elektrolito den un litio-ion bateria ta e portadó di ionnan den e bateria. E ta generalmente komponé di salu di litio, solventenan orgániko, i aditivonan, manera ta mustra den Figura 7{{3}44. E elektrolito ta hunga un ròl krusial den kondusí ionnan entre e elektrodenan positivo i negativo di un bateria di litio{{2}ion, sigurá su bentahanan manera voltahe haltu i energia spesífiko haltu. Elektrolitonan ta tipikamente prepará bou di kondishonnan spesífiko i den proporshonnan spesífiko for di solventenan orgániko di puresa haltu, salunan di litio, i aditivonan nesesario. Miéntras ku materialnan di elektrodo ta determiná e densidat di energia di e bateria, e elektrolito ta determiná fundamentalmente su bida di siklo, e rendimentu di temperatura haltu i abou. E komposishon básiko di e elektrolito ta keda relativamente sin kambio; innovacion ta sinta principalmente den e desaroyo di salo y aditivonan nobo di litio, como tambe un comprension mas profundo di e procesonan y mecanismonan kimico interfacial envolvi den bateria di litio-ion.
Tin hopi tipo di salu di litio, manera ta mustra den Figura 7{{1}5, pero masha poko ta wòrdu usá den baterianan komersialmente disponibel. Un salu di litio ideal mester ta den poseshon di e siguiente propiedatnan:
1) Grado di asosiashon abou, fásilmente solubel den solventenan orgániko, sigurando konduktividat ióniko haltu di e elektrolito.
2) Anionnan ku resistensia di antioksidante i di redukshon; produktonan di redukshon ta fasilitá e formashon di un pelíkula di SEI stabil, abou di resistensia.
3) Bon stabilidat kímiko, sin kousa reakshonnan banda dañino ku materialnan di elektrodo, elektrolito òf separadó.
4) Proseso di preparashon simpel, kosto abou, no{{1} tóksiko i polushon{2} liber.
LiPF6 ta e salo di litio mas uza. Miéntras ku su propiedatnan individual no ta su mas sobresaliente, e ta eksponé rendimentu general relativamente optimal den elektrolitonan di solvente miksto di karbonato. LiPF6 tin e siguiente bentahanan klave:
1) Solubilidat adekuá i konduktividat iónico haltu den solventenan no- akuoso.
2) E por forma un pelíkula di pasivashon stabil riba e superfisie di kolektornan di koriente di koriente di foil di aluminio.
3) E ta forma sinergéstikamente un pelíkula di SEI stabil riba e superfisie di elektroda di grafito ku solventenan di karbonato.
Sinembargo, LiPF6 tin un stabilidad termico malo y ta propenso na reaccionnan di descomposicion. Byproduktonan por daña e pelíkula di SEI riba e superfisie di elektroda, disolvé e komponentenan aktivo di elektroda positivo, i kondusí na decadencia di kapasidat durante siklismo.
LiBF tambe ta un aditivo di salo di litio cu ta wordo uza comunmente. Kompará ku LiPF6, LiBF tin un rango di temperatura di operashon mas amplio, mihó stabilidat di temperatura haltu, i e rendimentu superior di temperatura. LiBF ta poseé konduktividat haltu, un bentana elektrokímiko amplio, i bon stabilidat termal. Su bentaha mas grandi ta sinta den su pelíkula{{6} nan propiedatnan di formashon, ya ku e por partisipá direktamente den e formashon di e pelíkula di SEI.
Strukturalmente, LiDFOB ta komponé di mitar di LiBOB i LiBF, kombinando e bentahanan di bon pelíkula{{1} nan propiedatnan di formashon di LiBOB i e bon low{2}}imperatura di rendimentu di LiBF4. Kompará ku LiBOB, LiDFOB tin un solubilidat mas haltu den solventenan di karbonato lineal i konduktividat di elektrolito mas haltu. Su haltu--temperatura i e rendimentu di temperatura abou ta mihó ku LiPF4, i e tin bon kompatibilidat ku e katodo di bateria, formando un pelíkula di pasivashon riba e superfisie di foil di aluminio i inhibishon di oksidashon di elektrolito.
E gruponan di CF₃SO2 den e struktura di LiTFSI tin un elektron fuerte- ku ta retirá efekto, ku ta agravá e delokalisashon di e karga negativo i ta redusí e parehamentu di asosiashon di ion, ku ta resultá den solubilidat haltu di e salu. Ademas, LiTFSI tin konduktividat eléktriko haltu, un temperatura haltu di deskomposishon termal, i no ta wòrdu hidrolisá fásilmente; sinembargo, e lo corrode severamente e coleccionistanan di coriente di aluminio na voltahe riba 3.7V.
E atòmnan di fluor den e molèkül di LiFSI tin propiedatnan di elektron-}} ku ta delokalisá e karga negativo riba N, ku ta resultá den asosiashon di ion debil i disosiashon fásil di Li+, kondusiendo asina na konduktividat haltu.
LiPO2F2 ta eksponé bo rendimentu di temperamentu abou i tambe ta mehorá e rendimentu haltu di e elektrolito. Como aditivo, e por forma un pelicula di SEI rico den LixPOyFz y LiF riba e superficie di electrode negativo, cu ta yuda reduci e impedancia interfacial di bateria y mehora e rendimento di e ciclo di bateria. Sinembargo, LiPO2F2 tambe ta sufri di solubilidad abou.
E komponente prinsipal di eelektrolito líkidota e solvente orgániko, ku ta disolvé salu di litio i ta proveé un portadó pa ionnan di litio. Un solvente orgániko ideal pa un litio-ion electrolito di bateria mester kumpli ku e siguiente kondishonnan:
1) Abilidat di disolvé konstante i fuerte haltu pa salu di litio.
2) Punto di smelt abou y punto di herbemento halto, manteniendo un estado liquido riba un rango di temperatura amplio.
3) Viskosidat abou, fasilitando litio di transportá.
4) Bo stabilidat kímiko, no ta daña e struktura di elektrodo positivo i negativo òf disolvé e materialnan di elektrodo positivo i negativo.
5) Punto di flash haltu, bon seguridat, kosto abou, no{{1} tóksiko i no{2} polushon.
solventenan organico comun cu ta wordo uza den litio{{0}on electrolitonan di bateria ta wordo parti principalmente den solventenan di carbonato y solventenan organico di e eter, manera ta mustra den Figura 7{{2}6. Pa optené un elektrolito di bateria di litio-ion di litio di lithium, un solvente miksto ku ta kontené dos òf mas solvente orgániko ta wòrdu usá, permitiendo nan komplementá otro i logra mihó rendimentu general. E propiedatnan físiko di solventenan komun di karbonato ta mustra den Tabel 7-1.
Tabel 7-1 Propiedatnan Físiko di Solventonan di Karbonato Komun
| Solvent Orgániko | Konstante Dieléktriko Relativo | Punto/ grado di Smelting | Punto/titulo di herbe | Koefisiente di Viskosidat |
|---|---|---|---|---|
| Karbonato di Etileno (EC) | 89.6 | 37 | 243 | 1.86 |
| Karbonato di Propileno (PC) | 64.4 | -55 | 240 | 2.53 |
| Karbonato di dimetil (DMC) | 0.59 | 2 | 91 | 0.59 |
| Karbonato Dietil (DEC) | 2.8 | -43 | 126 | 0.75 |
| Karbonato di Metil Etil (EMC) | 3.0 | -53 | 108 | 0.65 |
solventenan di e eter orgániko ta inkluí prinsipalmente eternan di kadena manera 1,2-dimetoksipropano (DMP), dimetoksimetano (DMM), i etileno glikol dimetil éter (DME), i éternan sikliko manera tetrahidrofurano (THF) i 2{6}metidratadratarfurano (2-Me-TH). Pa solventenan di eter di kadena, mas largu e kadena di karbon ta, mas mihó e stabilidat kímiko ta, pero mas haltu e viskosidat i mas abou e tasa di migrashon di litio-ion. Etileno glicol dimetil eter por forma un quilate relativamente stabil (LiPF6·DME) cu hexafluorofoorofoofosfato di litio, exhibiendo un poder di disolve fuerte pa salonan di litio y cu ta resulta den conductividad halto di electrolito. Sinembargo, DME tin mal stabilidat kímiko i no por forma un pelíkula di pasivashon stabil riba e superfisie di e material di elektrode negativo.
solventenan di karbonato ta inkluí karbonatonan sikliko manera karbonato di propileno (PC) i karbonato di etileno (EC), i karbonato di kadena manera karbonato di dimetil (DMC), karbonato di diethil (DEC), i karbonato di etil di metil (EMC). Karbonatonan sikliko tin un konstante dieléktriko haltu, hasiendo salunan di litio mas solubel, pero nan tambe tin viskosidat haltu, ku ta resultá den un tasa di migrashon di litio mas abou -on tasa di migrashon. Karbonatonan di kadena tin un solubilidat di salu di litio di dieléktriko abou, pero viskosidat abou i bon flubilidat, fasilitando litio di litio{-on migrashon.
E tiponan di vlam{{0} aditivonan retardante pa litio-ion electrolitonan ta mustra den Figura 7-7. Aditivonan, usa den kantidatnan chikitu, tin efektonan signifikante i ta un método ekonómiko i práktiko pa mehorá e rendimentu di bateria di litio7-7.ion. Dor di añadí un dosis chikitu di aditivonan na e elektrolito di bateria litio{6}}ion di bateria. Un ideal di electrolito di bateria di lithium-ion mester ta poseé e siguiente kuater karakterístikanan:
1) Solubilidat haltu den solventenan orgániko.
2) Un kantidat chikitu por mehorá signifikantemente un òf mas karakterístika di rendimentu.
3) No tin reaccionnan banda dañino cu otro componentenan di bateria cu ta afecta e rendimento di bateria.
4) Costo abou, no- toxicidad toxico.
Basa riba nan funshon, aditivonan por wòrdu kategorisá den aditivonan konduktivo, aditivonan di protekshon di sobrecargo, aditivonan di retardante di vlam, aditivonan di pelíkula di SEI{{0} nan aditivonan di material di katódo, stabilisadónan di LiPF6, i otro aditivonan funshonal.
Aditivonan konduktivo ta mehorá e rendimentu di tasa di bateria di litio-ion dor di koordina ku ionnan di elektrolito, promové disolushon di salu di litio, i oumentá e konduktividat di elektrolito. Debí ku aditivonan konduktivo ta traha pa medio di reakshonnan di kordinashon, nan ta wòrdu yamá tambe aditivonan di ligando, i ta wòrdu klasifiká den ligandonan aniónico, ligandonan katiódiko, i ligandonan neutral basá riba e ion ku ta interakshoná.
Aditivonan di protekshon di sobrecargá ta duna protekshon di sobrecargá òf mehorá e toleransia di sobrekarga. Nan ta wordo clasifica funcionalmente den aditivonan di redox y aditivonan di monomero. Actualmente, aditivonan redox ta principalmente serie di anisola, cu tin potencialnan halto di redox y bon solubilidad. Aditivonan di monómer ta pasa den reakshonnan di polimerisashon bou di voltahe haltu, liberando gasnan, i e polimer ta kubri e superfisie di material di katodo, interumpiendo kargamentu. Aditivonan di monómer ta inkluí prinsipalmente komposishonnan aromátiko manera xylena i fenilsikloheksana.
Aditivonan retardante di vlam ta funshoná dor di hisa e punto di ignishon di e elektrolito òf terminá e reakshon di kadena radikal liber ku ta inhibí kombustibel. Nan tiponan ta mustra den Figura 7{{2}8. Agregando retardantenan di vlam ta un di e maneranan importante pa reduci e flamabilidad di e electrolito, amplia e rango di temperatura di operacion di bateria di litio-ion, y mehora nan rendimento. E mekanismonan di akshon di aditivonan di retardante di vlam ta prinsipalmente dos biaha:
1) Dor di krea un kapa isolante entre e fase di gas i e fase kondensá, nan ta prevení kombustibel den tantu e fasenan kondensá komo di gas.
2) Nan ta capta radicalnan liber durante e proceso di reaccion di combustion, terminando e reaccion di cadena radical liber cu ta inhibi reaccionnan di combustion entre e fasenan di gas.
