Électrolyte de batterie lipo Cnhl 6s, fonction pratique et construction classique du système

1. Le rôle réel de l'électrolyte de la batterie cnhl 6s lipo

En regardant l'histoire du développement de la batterie cnhl 6s lipo (pour la batterie secondaire cnhl 6s lipo, les règles sont similaires), on peut voir que l'analyse des porteurs - l'étude des électrodes - l'invention et l'amélioration du système électrolytique sont liées ensemble pour promouvoir la praticité et l'amélioration des performances de la batterie cnhl 6s lipo.

Dans les années 1970, le chimiste britannique Stanley Whittingham a développé une batterie cnhl 6s lipo avec du disulfure de titane comme électrode positive et du lithium métallique comme électrode négative, et l'électrolyte était un système perchlorate de lithium-dioxane. Comparée à la batterie cnhl 6s lipo au plomb-acide, la meilleure performance de la batterie cnhl 6s lipo commence à se manifester. Depuis, le physicien et chimiste américain John B. Goodenough a remplacé le disulfure de titane par l'oxyde de cobalt de lithium pour obtenir une tension positive plus élevée et une densité d'énergie plus grande de la batterie cnhl 6s lipo ;

Par la suite, le manganate de lithium, le phosphate de fer lithium et des cathodes telles que les matériaux ternaires sont également apparus successivement. Le chimiste japonais Akira Yoshino a utilisé du coke de pétrole pour remplacer le lithium métallique, ce qui a amélioré la sécurité de la batterie cnhl 6s lipo et a favorisé la commercialisation de la batterie lithium dans les conditions de l'époque. En 1990, le carbonate d'éthylène EC a été utilisé pour la construction du système électrolytique, en 1993, le système de solvant composite d'EC et de carbonate de diméthyle DMC a été développé ; en 1994, la batterie cnhl 6s lipo commercialisée utilisait une électrode négative en graphite.

Jusqu'à présent, le vecteur de la batterie cnhl 6s lipo haute performance (puissance, secondaire) est déterminé comme étant le lithium, et les électrodes positive et négative sont entrées dans une phase de développement où l'innovation incrémentale est le principal objectif, tandis que l'innovation révolutionnaire fait des efforts incessants. L'électrolyte a un impact très critique sur la performance globale de la batterie cnhl 6s lipo, et il est également en cours d'évolution continue.

En tant que vecteur principal du transport du lithium dans le circuit interne, l'électrolyte doit avoir la capacité de conduire efficacement le lithium et d'isoler électroniquement dans une certaine plage de température ; l'électrolyte est en contact direct avec les électrodes positive et négative, donc sa fenêtre électrochimique, sa stabilité chimique, ainsi que les propriétés interfaciales des électrodes positive et négative et du séparateur, doivent également répondre aux exigences d'utilisation ; l'électrolyte doit résister à un certain degré aux abus thermiques, électriques et mécaniques ; par exemple, la respectabilité de l'environnement/la facilité de post-traitement est préférable.

Chaque fois que le matériau de l'électrode est amélioré, l'ajustement et l'optimisation de l'électrolyte reflètent souvent son importance et même son caractère irremplaçable.
Sous réserve que la différence de potentiel entre les électrodes positive et négative dépasse largement la tension de décomposition de l'eau, et indépendamment des liquides ioniques coûteux, la voie technique dominante de l'électrolyte est un système complet composé de solvants organiques appropriés et de sels de lithium.

2. Système de solvant électrolytique de la batterie cnhl 6s lipo

Le solvant lui-même est isolant électroniquement et est utilisé pour dissoudre le sel de lithium. Les exigences de base du système de solvant électrolytique de la batterie cnhl 6s lipo sont : avoir une certaine polarité (constante diélectrique élevée) pour dissoudre les sels de lithium ; large fenêtre électrochimique (la fenêtre électrochimique de l'électrolyte de la batterie cnhl 6s lipo se reflète principalement dans la puissance électrique du solvant. Fenêtre chimique), résistant à l'oxydation positive et à la réduction négative ; faible viscosité, facile à mouiller l'électrode et améliorer la performance à basse température ; résistant à la chaleur. Jusqu'à présent, il n'existe pas de solvant monocomposant pouvant répondre simultanément à ces exigences, donc l'idée de base de construire un système de solvant mixte est très raisonnable.

La considération de base du système de solvant mixte de la batterie lipo cnhl 6s est de sélectionner les composants de solvant à haute constante diélectrique et faible viscosité. Le premier correspond au carbonate d'éthylène EC, carbonate de propylène PC ; le second correspond au diméthyl carbonate DMC, diéthyl carbonate DEC, carbonate méthyléthyl EMC, etc.

Les fonctions supplémentaires du solvant, telles que la formation synergique, la stabilisation des membranes d'électrolyte solide (SEI), l'assistance à la résistance au feu, etc., dépendent également des additifs de solvant. Les additifs de solvant pour batterie lipo cnhl 6s comprennent les esters conventionnels en chaîne/cycliques (comme le carbonate de vinylène VC), les esters fluorés en chaîne/cycliques/aminés (comme le carbonate de fluoroéthylène FEC), les esters de sulfate (comme le sulfate de vinyl DTD, le sulfite de vinyl ES), les sulfones, les nitriles, les additifs à base de phosphore, les additifs à base de silicium, les éthers, les composés hétérocycliques, etc.

3, sélection du sel de lithium pour l'électrolyte de batterie lipo cnhl 6s

Le sel de lithium est dissous dans le système de solvant et ionisé, formant partiellement des ions lithium solvatés et des groupes anioniques correspondants, fournissant une conductivité ionique. Le choix du sel de lithium doit prendre en compte la mobilité ionique correspondante, la capacité de dissociation des paires d'ions, la solubilité, la stabilité thermique, la stabilité chimique, la capacité de formation de membrane d'électrolyte solide, la capacité de passivation du collecteur de courant, l'impact environnemental, etc.

À ce jour, il n'existe pas de sel de lithium monocouche pouvant répondre simultanément aux exigences ci-dessus, donc l'idée de base de construire un système de sels de lithium mixtes est également très raisonnable. D'autre part, le sel de lithium est la principale source de coût du système électrolytique (d'autant plus si le pourcentage massique est pris en compte), ce qui fait que l'hexafluorophosphate de lithium LiPF6 avec des performances globales acceptables et un coût relativement faible devient le sel électrolytique le plus courant dans l'électrolyte de batterie lipo cnhl 6s existant.

En plus des sels de lithium ci-dessus, les additifs de sels de lithium, y compris les phosphates (comme le difluorophosphate de lithium LiDFP), les borates (comme le bis-oxalate borate de lithium LiBOB, le bis-fluorooxalate borate de lithium LiDFOB), les sels de sulfonimide (sauf le bisfluorosulfonimide de lithium LiFSI, le bistrifluorométhylsulfonimide de lithium LiTFSI et d'autres types), les sels hétérocycliques, les aluminates, etc., peuvent être utilisés correctement pour améliorer la synthèse des systèmes de sels de lithium à divers degrés. performance.

Compte tenu des performances et du coût à la fois du solvant et du sel de lithium, le carbonate + hexafluorophosphate de lithium est devenu le composant principal de l'électrolyte de batterie lipo cnhl 6s. Mais en même temps, dans le processus d'amélioration des performances de la batterie lipo cnhl 6s, d'autres solvants/ additifs et sels de lithium/additifs apparaissent également.
Le contenu ci-dessus est l'intégralité de l'électrolyte de batterie lipo cnhl 6s présenté aujourd'hui, j'espère que cela vous aidera, à bientôt dans le prochain numéro.