Электролит для литий-полимерного аккумулятора Cnhl 6s, практическая функция и классическая конструкция системы

1. Реальная роль электролита аккумулятора cnhl 6s lipo

Оглядываясь на историю развития аккумулятора cnhl 6s lipo (для вторичного аккумулятора cnhl 6s lipo правила аналогичны), можно увидеть, что анализ носителей — изучение электродов — изобретение и совершенствование системы электролита связаны между собой и способствуют практичности и улучшению характеристик аккумулятора cnhl 6s lipo.

В 1970-х годах британский химик Стэнли Уиттингем разработал аккумулятор cnhl 6s lipo с положительным электродом из дисульфида титана и отрицательным электродом из металлического лития, а электролитом была система литий-перхлорат-диоксан. По сравнению с свинцово-кислотным аккумулятором cnhl 6s lipo, лучшие характеристики cnhl 6s lipo начинают проявляться. С тех пор американский физик и химик Джон Б. Гуденаф заменил дисульфид титана на литий-кобальтовый оксид, чтобы получить более высокое положительное напряжение и большую энергоёмкость cnhl 6s lipo;

Впоследствии последовательно появились литий-марганцевые, литий-железо-фосфатные и катоды из трёхкомпонентных материалов. Японский химик Акира Ёсино использовал нефтяной кокс вместо литиевого металла, что повысило безопасность аккумулятора cnhl 6s lipo и способствовало коммерциализации литиевых батарей при тех условиях. В 1990 году для создания системы электролита был использован этиленкарбонат (EC), в 1993 году была разработана композитная система растворителей из EC и диметилкарбоната (DMC); в 1994 году коммерческий аккумулятор cnhl 6s lipo использовал графитовый отрицательный электрод.

На сегодняшний день носителем высокопроизводительного (энергетического, вторичного) аккумулятора cnhl 6s lipo определённо является литий, а положительные и отрицательные электроды вошли в стадию развития, где основное внимание уделяется инкрементальным инновациям, при этом революционные инновации продолжают прилагать неустанные усилия. Электролит оказывает очень критическое влияние на комплексные характеристики аккумулятора cnhl 6s lipo и находится в процессе постоянной эволюции.

Будучи основным носителем переноса лития во внутренней цепи, электролит должен эффективно проводить литий и при этом быть электронным изолятором в определённом температурном диапазоне; электролит непосредственно контактирует с положительным и отрицательным электродами, поэтому его электрохимическое окно, химическая стабильность, а также межфазные свойства с положительным и отрицательным электродами и сепаратором должны соответствовать требованиям эксплуатации; электролит должен в определённой степени выдерживать тепловые, электрические и механические нагрузки; такие характеристики, как экологичность и простота последующей обработки, являются преимуществом.

Каждый раз при улучшении материала электрода регулировка и оптимизация электролита часто подчеркивают его важность и даже незаменимость.
При условии, что разность потенциалов между положительным и отрицательным электродами значительно превышает напряжение разложения воды, и независимо от дорогих ионных жидкостей, основным техническим направлением электролита является комплексная система, состоящая из подходящих органических растворителей и литиевых солей.

2. Система растворителей электролита аккумулятора cnhl 6s lipo

Сам растворитель является электронным изолятором и используется для растворения литиевой соли. Основные требования к системе растворителей электролита аккумулятора cnhl 6s lipo: иметь определённую полярность (высокую диэлектрическую проницаемость) для растворения литиевых солей; широкий электрохимический диапазон (электрохимический диапазон электролита cnhl 6s lipo в основном определяется электрохимическим окном растворителя), устойчивость к положительной окислительной и отрицательной восстановительной реакциям; низкая вязкость, легкое смачивание электрода и улучшение работы при низких температурах; термостойкость. На сегодняшний день не существует однокомпонентного растворителя, который одновременно удовлетворял бы всем вышеуказанным требованиям, поэтому базовая идея создания смешанной системы растворителей является очень разумной.

Основное соображение при выборе смешанной системы растворителей для аккумулятора cnhl 6s lipo — это выбор компонентов с высоким диэлектрическим постоянным и низкой вязкостью. Первое соответствует этиленкарбонату EC, пропиленкарбонату PC; второе — диметилкарбонату DMC, диэтилкарбонату DEC, этилметилкарбонату EMC и др.

Дополнительные функции растворителя, такие как синергетическое формирование, стабилизация твердых электролитных пленок (SEI), помощь в огнестойкости и др., также зависят от добавок к растворителю. Добавки к растворителю аккумулятора cnhl 6s lipo включают обычные цепные/циклические эфиры (например, виниленкарбонат VC), фторированные цепные/циклические/аминные эфиры (например, фторэтиленкарбонат FEC), сульфатные эфиры (например, винилсульфат DTD, винилсульфит ES), сульфоны, нитрилы, фосфорсодержащие добавки, кремнийсодержащие добавки, эфиры, гетероциклические соединения и др.

3, выбор литиевой соли для электролита аккумулятора cnhl 6s lipo

Литиевая соль растворяется в системе растворителей и ионизируется, частично образуя сольватированные литиевые ионы и соответствующие анионные группы, обеспечивая ионную проводимость. Выбор литиевой соли должен учитывать подвижность ионов, способность к диссоциации ионных пар, растворимость, термическую стабильность, химическую стабильность, способность к формированию твердой электролитной пленки, пассивацию токосъемника, влияние на окружающую среду и др.

На сегодняшний день не существует однокомпонентной литиевой соли, которая одновременно удовлетворяла бы вышеуказанным требованиям, поэтому базовая идея создания смешанной системы литиевых солей также очень разумна. С другой стороны, литиевая соль является основным источником затрат в системе электролита (особенно если учитывать массовый процент), что делает литий гексафторофосфат LiPF6 с приемлемыми комплексными характеристиками и относительно низкой стоимостью самой распространённой основной солью в существующем электролите аккумулятора cnhl 6s lipo.

Помимо вышеуказанных литиевых солей, добавки литиевых солей, включая фосфаты (например, литий дифторофосфат LiDFP), боратные соли (например, литий бис-оксалат борат LiBOB, литий бис-флуорооксалат борат LiDFOB), сульфонимидные соли (кроме Lithium Bisfluorosulfonimide LiFSI, Lithium Bistrifluoromethylsulfonimide LiTFSI и других типов), гетероциклические соли, алюминаты и др., могут использоваться для улучшения синтеза литиевых солей в разной степени.

Учитывая характеристики и стоимость как растворителя, так и литиевой соли, карбонат + литий гексафторофосфат стали основным компонентом электролита аккумулятора cnhl 6s lipo. Но одновременно с улучшением характеристик аккумулятора cnhl 6s lipo появляются и другие растворители/добавки и литиевые соли/добавки.
Выше приведено полное содержание электролита аккумулятора cnhl 6s lipo, представленное вам сегодня, надеюсь, это поможет вам, увидимся в следующем выпуске.