Първо, електролит от литиево-йонна батерия
Електролитът е един от четирите основни материала за литиево-йонни батерии. Кръвта от литиево-йонни батерии е гаранция за високата и високо енергийната енергия на литиево-йонните батерии. Електролитът се състои главно от органичен разтворител с висока чистота, електролитна литиева сол и суровина от необходима добавка и се приготвя съгласно определено съотношение при определени условия.
1.1 органичен разтворител
Органичният разтворител обикновено се смесва с високо диелектричен постоянен разтворител в разтворител с нисък вискозитет. Често използвани електролитни литиеви соли са калиев перхлорат, калиев хексафлуорофосфат, калиев тетрафлуороборат и др., С оглед на разходите, безопасността и други подобни, калиев хексафлуорофосфат.
Обичайно използваните органични разтворители в електролитите на литиево-йонната батерия са етилен карбонат (ЕС) диетил карбонат (DEC), диметил карбонат (DMC), етил метил карбонат (EMC), пропилей карбонат (PC), акрилова киселина B. акрилат (МА) и други подобни. Органичният разтворител трябва да бъде стриктно контролиран преди употреба. Чистотата на разтворителя е тясно свързана със стабилното напрежение. Влагата на органичния разтворител играе решаваща роля при формулирането на квалифицирания електролит. Понижаването на водата под 10-6 може да намали разлагането на литиев хексафлуорофосфат, да забави разлагането на SEI филма и да предотврати покачването на газа. Съдържанието на влага може да бъде постигнато чрез адсорбция на молекулно сито, атмосферна или вакуумна дестилация и въвеждане на инертен газ. За да се получи разтвор с висока йонна проводимост, така че литиевите йони да се движат бързо в него, разтворителят обикновено е смесен материал, като етилен карбонат (ЕК) + диметил карбонат (DMC), етилен карбонат (ЕС) + диетилкарбонат. Естер (DEC).
1.2 електролит литиева сол
Електролитната литиева сол представлява най-голямата цена на електролита, което представлява около 40% от разходите за електролит. LiPF6 е най-често използваната литиева сол на електролита, която е стабилна към отрицателния електрод, има висока електрическа проводимост, голям капацитет на разреждане, малко вътрешно съпротивление и бърза скорост на зареждане и разреждане. Въпреки това, той е чувствителен към влага и HF и неговата реакция трябва да се извърши в суха атмосфера (като например жабката). Той не е устойчив на високи температури, а реакцията на разлагане се осъществява при 80 ° С до 100 ° С за образуване на фосфорен пентафлуорид и литиев флуорид. , Като се имат предвид разходите, безопасността и други аспекти, литият хексафлуорофосфат има предимствата на изключителна йонна проводимост, превъзходна устойчивост на окисление и ниско замърсяване на околната среда. Понастоящем тя е предпочитаният електролит от литиево-йонна батерия и се използва също и в търговски литиево-йонни батерии. Основният електролит. В допълнение, LiBF4, LiPF6, LiBOB, LiFSI, LiPF2, LiTDI и други серии от литиево-солеви електролитни системи с висока безопасност и добро изпълнение на цикъла привличат внимание.
1.2.1 Литиев хексафлуорофосфат
Понастоящем свързаните изследвания на процеса на приготвяне на LiPF6 се разделят главно на две категории: метод за разтваряне на ВЧ и метод на йонен обмен. ВЧ? Методът на разтворител е най-традиционният метод за получаване на LiPF6 чрез разтваряне на LiF в HF разтворител и след това директно въвеждане на вещество, съдържащо фосфор или флуор, и изпаряване или охлаждане на кристала след реакцията до получаване на краен продукт. Методът е основен метод на промишлено оборудване, и подготвените LiPF6 е с висока чистота и добро качество, и е подходящ за производство на литиево - йонни батерии. Въпреки това, процесът на подготовка има голямо търсене на оборудване и експлоатация, а остатъчният HF в LiPF6 оказва голямо влияние върху работата на батерията.
Друг основен метод за производство на LiPF6 е методът за обмен на кестени. Отнася се до метод за йонен обмен на хексафлуорофосфат с литиевосъдържащо съединение в органичен разтворител до получаване на LiPF6. Основната характеристика на йонообменния метод е, че е проста и лесна, но проблемът с чистотата на LiPF6 ограничава неговото широко приложение.
1.2.2 Нова литиева сол
В момента серия от литиево-солеви електролитни системи с висока безопасност и добър цикъл са привлекли вниманието. В сравнение с традиционната електролитна литиева сол LiPF6, въпреки че всеобхватната способност не може да се конкурира с LiPF6, те имат очевидни предимства в различни аспекти, като например LiBOB? има добра електрохимична стабилност и термична стабилност, може да реагира със специфични разтворители, за да образува стабилна? мембрана, която може да бъде намалена след многократни енергийни цикли. LiFSI е литиева батерия с отлична производителност. Има отлична проводимост и добра съвместимост с електродни материали. LiBF4 има по-добра химическа и термична стабилност, отколкото LiPF6, и неговата безопасност е по-забележителна. Въпреки това, голям брой експериментални данни доказват, че винаги има някои неизбежни определяния, използващи една литиева сол. Например, LiFSI е лесно да предизвика алуминиева корозия. LiBF4 има относително малък радиус на аниона, силно взаимодействие с литиеви йони и слаба проводимост. Той е по-нисък по отношение на производителността си като литиево-йонна батерия, която се използва само като електролитна литиева сол. Следователно, литиеви соли на различни структури и различни структури са смесени, така че композитният електролит показва отлични свойства, които не притежават прости електролити, като по този начин се подобряват електролитните характеристики в различни аспекти.
1.2.3 Предимства и недостатъци на различни литиеви соли
LiBF4: ниска температура на изпълнение е по-добре, но скъпо и по-малко разтворими;
LiPF6: цялостната производителност е по-добре, а недостатък е лесно усвояване на водата и хидролиза;
LiBOB: по - висока е производителността на висока температура, по - специално инхибиране на увреждането на разтворителя от отрицателния електрод, но разтворимостта е твърде ниска;
LiFSI: не само екологично чист, но и има добра термична стабилност, чувствителност към влага и електрическа проводимост;
LiPF2: подобрява производителността на високотемпературния цикъл и производителността на съхранение, нискотемпературна производителност и защита от презареждане и балансирана производителност на литиевите батерии;
LiTFSI: добра електрохимична стабилност, висока йонна проводимост, добра термична стабилност и трудна за хидролиза;
LiTDI: Има много висок брой миграции на литиеви йони, намалявайки количеството литиева сол и намалявайки разходите за батерията.
1.3.1 Добавки
Има много видове добавки, и различни производители на литиево - йонни батерии имат различни изисквания за употреба и изпълнение на батерията, и фокусът на избрани добавки също е различен. Като цяло използваните добавки имат следните ефекти: \ t
(1) Добавка, образуваща филм
Неорганични филмообразуващи добавки: малки молекули като SO2, СО2 и СО могат да подпомогнат образуването на пасивиращ филм и добавянето на халид като LiI или LiBr също може да подобри пасивиращия филм.
Органични добавки, формиращи филм: флуорирани, хлорирани и бромирани органични съединения като анизол или негови халогенирани производни могат да подобрят характеристиките на цикъла на батерията и да намалят необратимата загуба на капацитет на батерията. Сред тях винилен карбонатът (VC) е много добра добавка за образуване на филм.
(2) намаляване на следи от вода и HF киселинни добавки в електролита
Карбодиимидното съединение може да предотврати хидролизата на LiPF6 до киселина. В допълнение, някои метални оксиди като Al2Oi, MgO, BaO, Li2CO1, CaCO1 и други подобни се използват за отстраняване на HF.
(3) Предотвратяване на презареждането и добавките при свръхразряд
Съединения като органични амини и имини, бифенили и карбазоли се използват като добавки за предотвратяване на презареждане и свръхразрязване.
(4) Огнеупорни добавки
Органофосфорни съединения като тетрапропоксисилан (TPOS), тетраметоксисилан (TMOS), флуорорганични съединения и халогенирани алкил фосфати се използват като добавки, забавящи горенето, при висока температура на възпламеняване на незапалими вещества.
(5) Подобряване на добавки с ниска температура
N, N-диметилтрифлуороацетамид, органичен борид, флуор-съдържащ карбонат и друга ниска вискозитет, висока точка на възпламеняване е от полза за подобряване на нискотемпературните характеристики на батерията.
(6) Многофункционални добавки
След като 12-краун-4 беше добавен към РС разтворителя, SEI филмът в интерфейса на електрода беше оптимизиран за намаляване на първата необратима загуба на капацитет на електрода. Добавянето на флуорирани органични разтворители и халогенирани фосфати като BTE и TTFP към електролита не само допринася за образуването на отличен SEI филм, но също така има известна или дори значителна забавяне на горенето на електролита.