Elektrolit baterai lipo Cnhl 6s, fungsi praktis dan konstruksi sistem klasik

1. Peran sebenarnya dari elektrolit baterai cnhl 6s lipo

Melihat kembali sejarah perkembangan baterai cnhl 6s lipo (untuk baterai sekunder cnhl 6s lipo, aturannya serupa), kita dapat melihat bahwa analisis pembawa muatan - studi elektroda - penemuan dan perbaikan sistem elektrolit saling terkait untuk mendorong kepraktisan dan peningkatan kinerja baterai cnhl 6s lipo.

Pada tahun 1970-an, ahli kimia Inggris Stanley Whittingham mengembangkan baterai cnhl 6s lipo dengan titanium disulfida sebagai elektroda positif dan logam lithium sebagai elektroda negatif, serta elektrolitnya adalah sistem lithium perchlorate-dioxane. Dibandingkan dengan baterai asam timbal cnhl 6s lipo, kinerja baterai cnhl 6s lipo yang lebih baik mulai terlihat. Sejak itu, fisikawan dan ahli kimia Amerika John B. Goodenough menggantikan titanium disulfida dengan lithium kobalt oksida untuk mendapatkan tegangan positif yang lebih tinggi dan kepadatan energi yang lebih tinggi dari baterai cnhl 6s lipo;

Selanjutnya manganat litium, fosfat besi litium, dan katoda seperti material ternary juga tersedia satu per satu. Ahli kimia Jepang Akira Yoshino menggunakan kokas minyak bumi untuk menggantikan logam litium, yang mendorong keselamatan baterai cnhl 6s lipo dan memajukan komersialisasi baterai litium pada kondisi saat itu. Pada tahun 1990, etilen karbonat EC digunakan untuk konstruksi sistem elektrolit, pada tahun 1993, sistem pelarut komposit EC dan dimetil karbonat DMC dikembangkan; pada tahun 1994, baterai cnhl 6s lipo yang dikomersialkan menggunakan elektroda negatif grafit.

Hingga saat ini, pembawa baterai cnhl 6s lipo berkinerja tinggi (daya, sekunder) telah ditentukan sebagai litium, dan elektroda positif dan negatif telah memasuki tahap pengembangan di mana inovasi inkremental menjadi fokus utama, dan inovasi revolusioner terus dilakukan tanpa henti. Elektrolit memiliki dampak yang sangat kritis pada kinerja komprehensif baterai cnhl 6s lipo, dan juga dalam proses evolusi berkelanjutan.

Sebagai pembawa utama transportasi litium dalam sirkuit internal, elektrolit perlu memiliki kemampuan untuk menghantarkan litium secara efisien dan mengisolasi secara elektronik dalam rentang suhu tertentu; elektrolit langsung bersentuhan dengan elektroda positif dan negatif, sehingga jendela elektrokimia, stabilitas kimia, dan elektroda positif dan negatif, sifat antarmuka separator, dll. juga harus memenuhi persyaratan penggunaan; elektrolit harus tahan terhadap penyalahgunaan termal, listrik, dan mekanis sampai tingkat tertentu; seperti ramah lingkungan/mudah diproses setelahnya lebih baik.

Setiap kali bahan elektroda ditingkatkan, penyesuaian dan optimasi elektrolit sering mencerminkan pentingnya bahkan ketidakgantikanannya.
Tunduk pada perbedaan potensial antara elektroda positif dan negatif yang jauh melebihi tegangan pemisahan air, dan terlepas dari cairan ionik yang mahal, jalur teknis utama elektrolit adalah sistem komprehensif yang terdiri dari pelarut organik yang sesuai dan garam litium.

2. sistem pelarut elektrolit baterai cnhl 6s lipo

Pelarut itu sendiri bersifat isolator elektronik dan digunakan untuk melarutkan garam litium. Persyaratan dasar dari sistem pelarut elektrolit baterai cnhl 6s lipo adalah: memiliki polaritas tertentu (konstanta dielektrik tinggi) untuk melarutkan garam litium; jendela elektrokimia yang luas (jendela elektrokimia elektrolit baterai cnhl 6s lipo terutama tercermin pada daya listrik pelarut. Jendela kimia), tahan terhadap oksidasi positif dan reduksi negatif; viskositas rendah, mudah membasahi elektroda dan meningkatkan kinerja suhu rendah; tahan panas. Hingga saat ini, belum ada pelarut komponen tunggal yang dapat memenuhi persyaratan di atas secara bersamaan, sehingga gagasan dasar membangun sistem pelarut campuran sangat masuk akal.

Pertimbangan dasar sistem pelarut campuran baterai cnhl 6s lipo adalah memilih komponen pelarut dengan konstanta dielektrik tinggi dan viskositas rendah. Yang pertama sesuai dengan ethylene carbonate EC, propylene carbonate PC; yang kedua sesuai dengan dimethyl carbonate DMC, diethyl carbonate DEC, ethyl methyl carbonate EMC, dll.

Fungsi tambahan pelarut, seperti pembentukan sinergis, stabilisasi membran elektrolit padat (SEI), bantuan dalam ketahanan api, dll., juga bergantung pada aditif pelarut. Aditif pelarut baterai cnhl 6s lipo meliputi ester rantai/siklik konvensional (seperti vinylene carbonate VC), ester rantai/siklik/ amino berfluorinasi (seperti fluoroethylene carbonate FEC), ester sulfat (seperti Vinyl sulfate DTD, vinyl sulfite ES), sulfon, nitril, aditif berbasis fosfor, aditif berbasis silikon, eter, senyawa heterosiklik, dll.

3, pemilihan garam litium elektrolit baterai cnhl 6s lipo

Garam litium dilarutkan dalam sistem pelarut dan terionisasi, sebagian membentuk ion litium terlarut dan kelompok anion yang sesuai, menyediakan konduktivitas ion. Pemilihan garam litium perlu mempertimbangkan mobilitas ion yang sesuai, kemampuan disosiasi pasangan ion, kelarutan, stabilitas termal, stabilitas kimia, kemampuan pembentukan membran elektrolit padat, kemampuan pasivasi kolektor arus, dampak lingkungan, dll.

Hingga saat ini, belum ada garam litium komponen tunggal yang dapat memenuhi persyaratan di atas secara bersamaan, sehingga gagasan dasar membangun sistem garam litium campuran juga sangat masuk akal. Di sisi lain, garam litium adalah sumber biaya utama dari sistem elektrolit (lebih lagi jika persentase massa dipertimbangkan), yang membuat lithium hexafluorophosphate LiPF6 dengan kinerja komprehensif yang dapat diterima dan biaya relatif rendah menjadi garam elektrolit paling umum dalam elektrolit baterai cnhl 6s lipo yang ada.

Selain garam litium di atas, aditif garam litium, termasuk fosfat (seperti lithium difluorophosphate LiDFP), borat (seperti lithium bis-oxalate borate LiBOB, lithium bis-fluorooxalate borate LiDFOB), garam sulfonimida (kecuali Lithium Bisfluorosulfonimide LiFSI, Lithium Bistrifluoromethylsulfonimide LiTFSI dan jenis lainnya), garam heterosiklik, aluminat, dll., dapat digunakan dengan tepat untuk meningkatkan sintesis sistem garam litium hingga tingkat tertentu. kinerja.

Mempertimbangkan kinerja dan biaya baik pelarut maupun garam litium, karbonat + lithium hexafluorophosphate telah menjadi komponen utama elektrolit baterai cnhl 6s lipo daya. Namun pada saat yang sama, dalam proses meningkatkan kinerja baterai cnhl 6s lipo daya, beberapa pelarut/ aditif dan garam litium/ aditif lain juga bermunculan.
Di atas adalah seluruh isi elektrolit baterai cnhl 6s lipo yang dibawa kepada Anda hari ini, saya harap ini akan membantu Anda, sampai jumpa di edisi berikutnya.