إلكتروليت بطارية ليثيوم بوليمر Cnhl 6s، وظيفة عملية وبناء نظام كلاسيكي

1. الدور الفعلي لإلكتروليت بطارية cnhl 6s lipo

بالنظر إلى تاريخ تطوير بطارية cnhl 6s lipo (بالنسبة لبطارية cnhl 6s lipo الثانوية، القواعد مشابهة)، يمكننا أن نرى أن تحليل الحوامل - دراسة الأقطاب - اختراع وتحسين نظام الإلكتروليت مرتبطة معًا لتعزيز عملية التطبيق وتحسين أداء بطارية cnhl 6s lipo.

في السبعينيات، طور الكيميائي البريطاني ستانلي ويتينغهام بطارية cnhl 6s lipo باستخدام ثاني كبريتيد التيتانيوم كقطب موجب والمعدن الليثيوم كقطب سالب، وكان الإلكتروليت نظام بيركلورات الليثيوم-ديوكسان. بالمقارنة مع بطارية cnhl 6s lipo الرصاصية الحمضية، بدأت تظهر أداءً أفضل لبطارية cnhl 6s lipo. منذ ذلك الحين، استبدل الفيزيائي والكيميائي الأمريكي جون ب. جودينو ثاني كبريتيد التيتانيوم بأكسيد كوبر الليثيوم للحصول على جهد موجب أعلى وكثافة طاقة أعلى لبطارية cnhl 6s lipo;

تبع ذلك أكسيد المنغنيز الليثيوم، فوسفات الحديد الليثيوم وأقطاب مثل المواد الثلاثية التي ظهرت واحدة تلو الأخرى. استخدم الكيميائي الياباني أكيرا يوشينو الكوك النفطي ليحل محل معدن الليثيوم، مما عزز سلامة بطارية cnhl 6s lipo وساهم في تسويق بطارية الليثيوم في ظل الظروف آنذاك. في عام 1990، تم استخدام كربونات الإيثيلين EC لبناء نظام الإلكتروليت، وفي عام 1993، تم تطوير نظام مذيب مركب من EC ودي ميثيل كربونات DMC؛ في عام 1994، استخدمت بطارية cnhl 6s lipo التجارية قطبًا سالبًا من الجرافيت.

حتى الآن، تم تحديد الليثيوم كناقل لبطارية cnhl 6s lipo عالية الأداء (الطاقة، الثانوية)، ودخلت الأقطاب الموجبة والسالبة مرحلة تطوير حيث الابتكار التدريجي هو التركيز الرئيسي، والابتكار الثوري يبذل جهودًا مستمرة. للإلكتروليت تأثير حاسم جدًا على الأداء الشامل لبطارية cnhl 6s lipo، وهو أيضًا في عملية تطور مستمر.

باعتباره الناقل السائد لنقل الليثيوم في الدائرة الداخلية، يحتاج الإلكتروليت إلى القدرة على توصيل الليثيوم بكفاءة وعزل إلكترونيًا ضمن نطاق درجة حرارة معين؛ يتصل الإلكتروليت مباشرة بالأقطاب الموجبة والسالبة، لذا يجب أن تلبي نافذته الكيميائية الكهربائية، واستقراره الكيميائي، وخصائص الواجهة بين الأقطاب والفاصل، وغيرها، متطلبات الاستخدام؛ يحتاج الإلكتروليت إلى مقاومة للإساءة الحرارية والكهربائية والميكانيكية إلى حد معين؛ مثل الصداقة البيئية/سهولة المعالجة اللاحقة أفضل.

كلما تم تحسين مادة القطب، غالبًا ما يعكس تعديل وتحسين الإلكتروليت أهميته وحتى عدم قابليته للاستبدال.
نظرًا لأن فرق الجهد بين القطبين الموجب والسالب يتجاوز بكثير جهد انقسام الماء، وبغض النظر عن السوائل الأيونية المكلفة، فإن المسار التقني السائد للإلكتروليت هو نظام شامل يتكون من مذيبات عضوية مناسبة وأملاح الليثيوم.

2. نظام مذيب إلكتروليت بطارية cnhl 6s lipo

المذيب نفسه عازل إلكترونيًا ويُستخدم لإذابة ملح الليثيوم. المتطلبات الأساسية لنظام مذيب إلكتروليت بطارية cnhl 6s lipo هي: أن يكون له قطبية معينة (ثابت عازل عالي) لإذابة أملاح الليثيوم؛ نافذة كيميائية كهربائية واسعة (تنعكس النافذة الكيميائية الكهربائية لإلكتروليت بطارية cnhl 6s lipo بشكل رئيسي في القدرة الكهربائية للمذيب. النافذة الكيميائية)، مقاوم للأكسدة الإيجابية والاختزال السلبي؛ لزوجة منخفضة، يسهل ترطيب القطب وتحسين الأداء في درجات الحرارة المنخفضة؛ مقاوم للحرارة. حتى الآن، لا يوجد مذيب مكون واحد يمكنه تلبية المتطلبات أعلاه في نفس الوقت، لذا فإن الفكرة الأساسية لبناء نظام مذيب مختلط معقولة جدًا.

الاعتبار الأساسي لنظام المذيب المختلط لبطارية cnhl 6s lipo هو اختيار مكونات المذيب ذات الثابت العازل العالي واللزوجة المنخفضة. الأول يتوافق مع إيثيلين كربونات EC، بروبيلين كربونات PC؛ والثاني يتوافق مع ديميثيل كربونات DMC، دايثيل كربونات DEC، إيثيل ميثيل كربونات EMC، وغيرها.

الوظائف الإضافية للمذيب، مثل التكوين التآزري، تثبيت أغشية الإلكتروليت الصلبة (SEI)، المساعدة في مقاومة الاشتعال، وغيرها، تعتمد أيضًا على إضافات المذيب. تشمل إضافات مذيب بطارية cnhl 6s lipo الإستر السلسلي/الحلقي التقليدي (مثل فينيلين كربونات VC)، الإستر الفلوري السلسلي/الحلقي/الأميني (مثل فلوروإيثيلين كربونات FEC)، إستر الكبريتات (مثل فينيل كبريتات DTD، فينيل سلفات ES)، السلفونات، النيتريل، الإضافات القائمة على الفوسفور، الإضافات القائمة على السيليكون، الإيثرات، المركبات الحلقية غير المتجانسة، وغيرها.

3، اختيار ملح الليثيوم لإلكتروليت بطارية cnhl 6s lipo

يتم إذابة ملح الليثيوم في نظام المذيب ويتأين، مكونًا جزئيًا أيونات ليثيوم محاطة بالمذيب ومجموعات أنيون مقابلة، مما يوفر توصيلًا أيونيًا. يجب أن يأخذ اختيار ملح الليثيوم في الاعتبار حركة الأيونات المقابلة، قدرة تفكك أزواج الأيونات، الذوبانية، الاستقرار الحراري، الاستقرار الكيميائي، قدرة تكوين غشاء الإلكتروليت الصلب، قدرة تمرير جامع التيار، التأثير البيئي، وغيرها.

حتى الآن، لا يوجد ملح ليثيوم مكون واحد يمكنه تلبية المتطلبات أعلاه في نفس الوقت، لذا فإن الفكرة الأساسية لبناء نظام ملح ليثيوم مختلط معقولة جدًا. من ناحية أخرى، يعتبر ملح الليثيوم المصدر الرئيسي لتكلفة نظام الإلكتروليت (خاصة إذا تم النظر إلى النسبة المئوية بالكتلة)، مما يجعل ليثيوم هيكسافلوروفوسفات LiPF6 بأداء شامل مقبول وتكلفة منخفضة نسبيًا يصبح الملح الأكثر شيوعًا في الإلكتروليت الحالي لبطارية cnhl 6s lipo.

بالإضافة إلى أملاح الليثيوم المذكورة أعلاه، يمكن استخدام إضافات ملح الليثيوم، بما في ذلك الفوسفات (مثل ليثيوم ديفلوروفوسفات LiDFP)، البورات (مثل ليثيوم بيس-أوكزاليت بورات LiBOB، ليثيوم بيس-فلوروأوكزاليت بورات LiDFOB)، أملاح السلفونيميد (باستثناء Lithium Bisfluorosulfonimide LiFSI، Lithium Bistrifluoromethylsulfonimide LiTFSI وأنواع أخرى)، الأملاح الحلقية غير المتجانسة، الألومينات، وغيرها، يمكن استخدامها بشكل مناسب لتحسين تركيب أنظمة ملح الليثيوم بدرجات متفاوتة من الأداء.

بالنظر إلى أداء وتكلفة كل من المذيب وملح الليثيوم، أصبح الكربونات + ليثيوم هيكسافلوروفوسفات المكون الرئيسي لإلكتروليت بطارية cnhl 6s lipo للطاقة. ولكن في نفس الوقت، في عملية تحسين أداء بطارية cnhl 6s lipo للطاقة، تظهر أيضًا بعض المذيبات/الإضافات وملح الليثيوم/الإضافات الأخرى.
المحتوى أعلاه هو كل ما يتعلق بإلكتروليت بطارية cnhl 6s lipo التي قدمناها لكم اليوم، آمل أن يكون مفيدًا لكم، أراكم في العدد القادم.