Електроліт для літій-полімерної батареї Cnhl 6s, практична функція та класична конструкція системи

1. Фактична роль електроліту акумулятора cnhl 6s lipo

Оглядаючись на історію розвитку акумулятора cnhl 6s lipo (для вторинного акумулятора cnhl 6s lipo правила подібні), ми бачимо, що аналіз носіїв - вивчення електродів - винахід і вдосконалення системи електроліту пов'язані між собою для сприяння практичності та покращенню характеристик акумулятора cnhl 6s lipo.

У 1970-х роках британський хімік Стенлі Віттінгем розробив акумулятор cnhl 6s lipo з дисульфідом титану як позитивним електродом і металевим літієм як негативним електродом, а електролітом була система літій-перхлорат-діоксан. Порівняно з свинцево-кислотним акумулятором cnhl 6s lipo, кращі характеристики акумулятора cnhl 6s lipo почали проявлятися. З того часу американський фізик і хімік Джон Б. Гудіно замінив дисульфід титану на оксид кобальту літію, щоб отримати вищу позитивну напругу та більшу енергетичну щільність акумулятора cnhl 6s lipo;

Подальші матеріали, такі як літійманганат, літійзалізофосфат і катоди на основі тернарних матеріалів, також з'являються один за одним. Японський хімік Акіра Йошіно використав нафтовий кокс замість літієвого металу, що сприяло безпеці акумулятора cnhl 6s lipo і просуванню комерціалізації літієвих батарей за тих умов. У 1990 році для побудови системи електроліту було використано етиленкарбонат (EC), у 1993 році розроблено композитну систему розчинників EC і диметилкарбонату (DMC); у 1994 році комерціалізований акумулятор cnhl 6s lipo використовував графітовий негативний електрод.

До цього часу носієм високопродуктивного (потужного, вторинного) акумулятора cnhl 6s lipo визначено літій, а позитивні та негативні електроди увійшли в стадію розвитку, де основна увага приділяється інкрементальним інноваціям, а революційні інновації докладають невпинних зусиль. Електроліт має дуже критичний вплив на комплексні характеристики акумулятора cnhl 6s lipo і перебуває у процесі постійної еволюції.

Як основний носій переносу літію в внутрішньому колі, електроліт повинен мати здатність ефективно проводити літій і електронно ізолювати в певному температурному діапазоні; електроліт безпосередньо контактує з позитивним і негативним електродами, тому його електрохімічне вікно, хімічна стабільність, а також міжфазові властивості позитивного і негативного електродів та сепаратора повинні відповідати вимогам використання; електроліт повинен бути стійким до теплових, електричних і механічних навантажень у певній мірі; такі характеристики, як екологічність/легкість подальшої обробки, є перевагою.

Щоразу, коли покращується матеріал електрода, регулювання та оптимізація електроліту часто підкреслюють його важливість і навіть незамінність.
За умови, що потенціальна різниця між позитивним і негативним електродами значно перевищує напругу розкладу води, і незалежно від дорогих іонних рідин, основним технічним напрямком електроліту є комплексна система, що складається з відповідних органічних розчинників і літієвих солей.

2. Система розчинника електроліту акумулятора cnhl 6s lipo

Сам розчинник є електронно ізоляційним і використовується для розчинення літієвої солі. Основні вимоги до системи розчинника електроліту акумулятора cnhl 6s lipo: мати певну полярність (високий діелектричний коефіцієнт) для розчинення літієвих солей; широкий електрохімічний вікно (електрохімічне вікно електроліту cnhl 6s lipo в основному відображається в електричній потужності розчинника. Хімічне вікно), стійкість до позитивного окислення та негативного відновлення; низька в'язкість, легке змочування електрода і покращення роботи при низьких температурах; термостійкість. До цього часу не існує однокомпонентного розчинника, який одночасно відповідав би вищезазначеним вимогам, тому базова ідея побудови системи змішаних розчинників є дуже розумною.

Базова ідея змішаної системи розчинників акумулятора cnhl 6s lipo полягає у виборі компонентів розчинника з високою діелектричною сталою та низькою в’язкістю. Перші відповідають етиленкарбонату EC, пропіленкарбонату PC; другі — диметилкарбонату DMC, діетилкарбонату DEC, етилметилкарбонату EMC тощо.

Додаткові функції розчинника, такі як синергічне утворення, стабілізація твердих електролітних мембран (SEI), допомога у вогнезахисті тощо, також залежать від добавок до розчинника. Добавки до розчинника акумулятора cnhl 6s lipo включають звичайні ланцюгові/циклічні ефіри (наприклад, вініловий карбонат VC), фторовані ланцюгові/циклічні/амінні ефіри (наприклад, фторетиленкарбонат FEC), сульфатні ефіри (наприклад, вінілсульфат DTD, вінілсульфіт ES), сульфони, нітрили, фосфорні добавки, кремнієві добавки, ефіри, гетероциклічні сполуки тощо.

3, вибір літієвої солі електроліту акумулятора cnhl 6s lipo

Літієва сіль розчиняється в системі розчинника та іонізується, частково утворюючи сольватовані літієві іони та відповідні аніонні групи, забезпечуючи іонну провідність. Вибір літієвої солі потребує врахування відповідної рухливості іонів, здатності до дисоціації іонних пар, розчинності, термічної стабільності, хімічної стабільності, здатності до утворення твердого електролітного шару, пасивації струмознімача, впливу на навколишнє середовище тощо.

До цього часу не існує одно-компонентної літієвої солі, яка одночасно задовольняла б усі вищезазначені вимоги, тому базова ідея створення змішаної системи літієвих солей є цілком обґрунтованою. З іншого боку, літієва сіль є основним джерелом вартості електролітної системи (особливо якщо враховувати масову частку), що робить літій гексафторфосфат LiPF6 з прийнятними комплексними характеристиками та відносно низькою вартістю найпоширенішою основною сіллю електроліту в існуючому електроліті акумулятора cnhl 6s lipo.

Окрім вищезазначених літієвих солей, добавки літієвих солей, включаючи фосфати (наприклад, літій дифторофосфат LiDFP), боратні сполуки (наприклад, літій біc-оксалат борат LiBOB, літій біc-флуорооксалат борат LiDFOB), сульфонімідні солі (окрім Lithium Bisfluorosulfonimide LiFSI, Lithium Bistrifluoromethylsulfonimide LiTFSI та інших типів), гетероциклічні солі, алюмінати тощо, можуть бути використані належним чином для покращення синтезу систем літієвих солей у різному ступені.

Враховуючи характеристики та вартість як розчинника, так і літієвої солі, карбонат + літій гексафторфосфат став основним компонентом електроліту акумулятора cnhl 6s lipo. Але водночас у процесі покращення характеристик акумулятора cnhl 6s lipo з’являються й інші розчинники/добавки та літієві солі/добавки.
Вище наведено весь вміст електроліту акумулятора cnhl 6s lipo, який ми сьогодні вам представили, сподіваюся, це допоможе вам, до зустрічі в наступному випуску.