Pirma, ličio jonų akumuliatoriaus elektrolitas
Elektrolitas yra viena iš keturių pagrindinių ličio jonų baterijų medžiagų. Ličio jonų akumuliatorių kraujas garantuoja ličio jonų baterijų aukštos įtampos ir didelės energijos energiją. Elektrolitą daugiausia sudaro didelio grynumo organinis tirpiklis, elektrolitų ličio druska ir reikalingo priedo žaliava, ir tam tikromis sąlygomis ji yra pagaminta pagal tam tikrą santykį.
1.1 organinis tirpiklis
Organinis tirpiklis paprastai sumaišomas su dideliu dielektriniu pastoviu tirpikliu mažo klampumo tirpiklyje. Dažniausiai naudojamos elektrolitų ličio druskos yra kalio perchloratas, kalio heksafluorofosfatas, kalio tetrafluoroboratas ir tt, atsižvelgiant į kaštų, saugumo ir pan., Kalio heksafluorofosfatą. Tai yra pagrindinis elektrolitas, naudojamas komerciniuose ličio jonų akumuliatoriuose.
Dažniausiai naudojami ličio jonų akumuliatorių elektrolitų organiniai tirpikliai yra etileno karbonatas (EC) dietilo karbonatas (DEC), dimetilkarbonatas (DMC), etilo metilkarbonatas (EMC), propileno karbonatas (PC), akrilo rūgštis B. Esteris (EA), metilas akrilatas (MA) ir pan. Prieš naudojimą organinis tirpiklis turi būti griežtai kontroliuojamas. Tirpiklio grynumas glaudžiai susijęs su stabilia įtampa. Organinio tirpiklio drėgmė turi lemiamą vaidmenį formuojant kvalifikuotą elektrolitą. Vandens nuleidimas žemiau 10-6 gali sumažinti ličio heksafluorofosfato skaidymą, sulėtinti SEI plėvelės skaidymą ir užkirsti kelią dujų kilimui. Drėgmės kiekis gali būti pasiektas molekulinio sieto adsorbcijos, atmosferos arba vakuuminio distiliavimo būdu ir inertinės dujos. Siekiant gauti didelį joninio laidumo tirpalą, kad ličio jonai greitai judėtų, paprastai tirpiklis yra mišri medžiaga, pvz., Etileno karbonatas (EC) + dimetilkarbonatas (DMC), etileno karbonatas (EC) + dietilkarbonatas. Ester (DEC).
1.2 elektrolitų ličio druska
Elektrolito ličio druska sudaro didžiausią elektrolito kainą, kuri sudaro apie 40% elektrolitų kainos. LiPF6 yra dažniausiai naudojamas elektrolitų ličio druska, kuri yra stabili neigiamam elektrodui, turi didelį elektros laidumą, didelį iškrovos pajėgumą, mažą vidinę varžą ir greitą įkrovimo ir iškrovimo greitį. Tačiau jis yra jautrus drėgmei ir HF, ir jo reakcija turi būti vykdoma sausoje aplinkoje (pvz., Pirštinių dėžėje). Jis nėra atsparus aukštai temperatūrai, o skilimo reakcija vyksta nuo 80 ° C iki 100 ° C, kad susidarytų fosforo pentafluoridas ir ličio fluoridas. . Atsižvelgiant į sąnaudų, saugos ir kitus aspektus, ličio heksafluorofosfatas turi išskirtinio joninio laidumo, aukšto oksidacijos stabilumo ir mažos aplinkos taršos privalumus. Šiuo metu jis yra tinkamiausias ličio jonų akumuliatoriaus elektrolitas ir naudojamas ir komerciniuose ličio jonų akumuliatoriuose. Pagrindinis elektrolitas. Be to, atkreipė dėmesį į LiBF4, LiPF6, LiBOB, LiFSI, LiPF2, LiTDI ir kitas ličio druskos elektrolitų sistemas, turinčias didelį saugumą ir gerą ciklą.
1.2.1 Ličio heksafluorofosfatas
Šiuo metu susiję tyrimai apie LiPF6 paruošimo procesą daugiausia skirstomi į dvi kategorijas: HF tirpiklio metodą ir jonų mainų metodą. HF? Tirpiklio metodas yra labiausiai tradicinis LiPF6 paruošimo metodas, ištirpinant LiF HF tirpiklyje ir po to tiesiogiai įvedant fosforą arba fluorą turinčią medžiagą ir po reakcijos išgarinant arba atšaldant kristalą, gaunamas galutinis produktas. Metodas yra pagrindinis pramoninės įrangos metodas, o paruoštas LiPF6 turi didelį grynumą ir gerą kokybę ir yra tinkamas aukštos kokybės ličio baterijų gamybos poreikiui. Tačiau paruošimo procesas turi didelę įrangos ir eksploatavimo paklausą, o LiFF6 likęs HF turi didelę įtaką akumuliatoriaus veikimui.
Kitas svarbus LiPF6 gamybos metodas yra kaštonų keitimo metodas. Susijęs su heksafluorofosfato jonų mainų metodu su ličio turinčiu junginiu organiniame tirpiklyje, kad gautų LiPF6. Pagrindinis jonų mainų metodo bruožas yra tai, kad jis yra paprastas ir paprastas, tačiau LiPF6 grynumo problema riboja jos plačią taikymą.
1.2.2 Nauja ličio druska
Šiuo metu atkreiptas dėmesys į seriją ličio druskos elektrolitų sistemų, turinčių didelį saugumą ir gerą ciklą. Palyginti su tradicine elektrolitų ličio druska LiPF6, nors visapusiškas gebėjimas negali konkuruoti su LiPF6, jie turi akivaizdžių privalumų įvairiais aspektais, pavyzdžiui, „LiBOB“? turi gerą elektrocheminį stabilumą ir terminį stabilumą, gali reaguoti su specifiniais tirpikliais, kad susidarytų stabilus SEI? membrana, kuri gali būti susilpninta po pakartotinių energijos ciklų. LiFSI yra ličio baterijos elektrolitas su puikiu veikimu. Jis turi puikų laidumą ir gerą suderinamumą su elektrodų medžiagomis. LiBF4 pasižymi geresniu cheminiu ir terminiu stabilumu nei LiPF6, o jo saugumas yra ryškesnis. Tačiau daug eksperimentinių duomenų įrodo, kad visada yra neišvengiamų nustatymų naudojant vieną ličio druską. Pavyzdžiui, LiFSI yra lengva sukelti aliuminio koroziją. LiBF4 yra gana mažas anijono spindulys, stiprus sąveika su ličio jonais ir silpnas laidumas. Jis yra mažesnis nei ličio jonų akumuliatorius, skirtas naudoti tik kaip elektrolitų ličio druska. Todėl įvairių struktūrų ir skirtingų struktūrų ličio druskos sumaišomos taip, kad kompozito elektrolitui būdingos puikios savybės, kurių nėra paprastuose elektrolituose, taip pagerinant elektrolitų veikimą įvairiais aspektais.
1.2.3 Įvairių ličio druskų privalumai ir trūkumai
LiBF4: žemesnė temperatūra yra geresnė, bet brangesnė ir mažiau tirpi;
LiPF6: visapusiškas veikimas yra geresnis, o trūkumas yra lengvas vandens įsisavinimas ir hidrolizė;
LiBOB: aukštesnė temperatūra yra geresnė, ypač slopindama tirpiklio sugadinimą neigiamam elektrodui, tačiau tirpumas yra per mažas;
LiFSI: ne tik ekologiška, bet ir turi gerą šiluminį stabilumą, jautrumą drėgmei ir elektros laidumą;
LiPF2: pagerina aukštą temperatūros ciklų veikimą ir saugumą, mažą temperatūrą ir viršįkrovos apsaugą bei subalansuotą ličio baterijų našumą;
LiTFSI: geras elektrocheminis stabilumas, didelis jonų laidumas, geras šiluminis stabilumas ir sunku hidrolizuoti;
LiTDI: turi labai didelį ličio jonų migracijos numerį, sumažinantį ličio druskos kiekį ir sumažinant akumuliatoriaus kainą.
1.3.1 Priedai
Yra daug įvairių priedų, o skirtingi ličio jonų akumuliatorių gamintojai turi skirtingus reikalavimus dėl baterijos naudojimo ir veikimo, o pasirinktų priedų dėmesys taip pat skiriasi. Apskritai naudojami priedai daugiausia turi tokį poveikį:
(1) Plėvelės formavimo priedas
Neorganinės plėvelės formuojantys priedai: mažos molekulės, tokios kaip SO2, CO2 ir CO, gali skatinti pasyviosios plėvelės susidarymą, o halogenido, pvz., LiI arba LiBr, pridėjimas taip pat gali pagerinti pasyvinimo plėvelę.
Organiniai plėvelės formavimo priedai: fluorinti, chloruoti ir brominti organiniai junginiai, tokie kaip anizolis arba jo halogeninti dariniai, gali pagerinti akumuliatoriaus veikimo ciklą ir sumažinti negrįžtamą akumuliatoriaus praradimą. Tarp jų, vinileno karbonatas (VC) yra labai geras plėvelės formavimo priedas.
(2) elektrolito pėdsakų ir HF rūgščių priedų mažinimas
Karbodiimido junginys gali užkirsti kelią LiPF6 hidrolizei į rūgštį. Be to, kai kurie metalo oksidai, tokie kaip Al2O1, MgO, BaO, Li2CO1, CaCO1 ir panašūs, naudojami HF pašalinimui.
(3) Užkirsti kelią papildomiems ir papildomiems išleidimo priedams
Junginiai, tokie kaip organiniai aminai ir iminai, bifenilai ir karbazoliai, yra naudojami kaip priedai, skirti užkirsti kelią per dideliam įkrovimui ir viršslėgiui.
(4) Ugniai atsparūs priedai
Organiniai fosforo junginiai, tokie kaip tetrapropoksisilanas (TPOS), tetrametoksisilanas (TMOS), organiniai fluoro junginiai ir halogeninti alkilfosfatai, yra naudojami kaip ugnį slopinantys priedai aukštoje virimo temperatūroje esant aukštiems degimo taškams.
(5) Pagerinti žemos temperatūros priedus
N, N-dimetilrifluoracetamidas, organinis boridas, fluoro turintis karbonatas ir kitas mažas klampumas, aukštas pliūpsnio taškas yra naudingas mažinant akumuliatoriaus žemą temperatūrą.
(6) Daugiafunkciniai priedai
Po to, kai į PC tirpiklį buvo įdėta 12-kronų-4, elektrodų sąsajoje esanti SEI plėvelė buvo optimizuota, kad būtų sumažintas pirmasis negrįžtamas elektrodo pajėgumo sumažėjimas. Fluorintų organinių tirpiklių ir halogenintų fosfatų, tokių kaip BTE ir TTFP, pridėjimas prie elektrolito ne tik prisideda prie puikios SEI plėvelės susidarymo, bet ir turi tam tikrą ar net reikšmingą antipireniją elektrolitui.