Premyèman, ityòm ion batri elektwolit
Elektwolit se youn nan kat materyèl kle yo pou ityòm-ion pil. San a nan ityòm-ion pil se garanti a pou enèji a wo-vòltaj ak segondè enèji nan ityòm-ion pil. Se elektwolit la sitou ki konpoze de yon sòlvan òganik ki gen gwo pite, yon sèl bitid elektwolit, ak yon matyè premyè nan yon aditif ki nesesè, epi ki prepare dapre yon rapò sèten nan sèten kondisyon.
1.1 sòlvan òganik
Se sòlvan òganik la jeneralman melanje ak yon sòlvan konstan segondè sòlvan nan yon sòlvan ki ba viskozite. Souvan sèvi ak elektwolyte sèl ityòm yo potasyòm pèchlorat, hexafluorofosfat potasyòm, potasyòm tetrafluoroborat, elatriye, nan gade nan pri, sekirite ak renmen an, hexafluorophosphate potasyòm Li se elektwolit prensipal la yo itilize nan batri ityòm-ion komèsyal yo.
Souvan itilize solvang òganik nan idwolyon elektwonik batri ion yo se ethylene carbonate (EC) dyatil kabonat (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), carbonate pwopilèn (PC), Acrylic asid B. Ester (EA), methyl acrylate (MA), ak renmen an. Sòlvan nan òganik yo dwe entèdi kontwole anvan yo sèvi ak yo. Pite a nan sòlvan an se pre relasyon ak vòltaj la ki estab. Imidite nan sòlvan an òganik jwe yon wòl desizif nan fòmil elektwolit ki kalifye a. Bese dlo a anba a 10-6 ka redwi dekonpozisyon nan hexafluorophosphate ityòm, ralanti dekonpozisyon nan fim nan SEI, ak anpeche monte nan gaz la. Kontni imidite a ka reyalize pa Adsorption molekilè Van, atmosferik oswa vakyasyon distilasyon, ak entwodiksyon nan yon gaz inaktif. Pou yo ka jwenn yon solisyon ak konduktivite wo ionik pou lityòm iyon deplase rapidman ladan l, sòlvan an se jeneralman yon materyèl melanje tankou ethylene carbonate (EC) + dimethyl carbonate (DMC), carbonate ethylene (EC) + carbonate rejim alimantè. Ester (DEC).
1.2 sèl lithium elektwolit
Elektrolyte sèl ityòm kont pou pri a pi gwo nan elektwolit la, kontablite pou apeprè 40% nan pri a elektwolit. LiPF6 se selil ki pi souvan itilize electrolyte ityòm, ki estab nan electrode negatif la, gen konduktivite segondè elektrik, gwo kapasite egzeyat, ti rezistans entèn, ak vit chaj ak vitès egzeyat. Sepandan, li se sansib a imidite ak HF, ak reyaksyon li yo ta dwe te pote soti nan yon atmosfè sèk (tankou yon bwat gan). Li pa rezistan a gwo tanperati, ak reyaksyon dekonpozisyon rive nan 80 ° C rive 100 ° C pou fòme pentafluorid fosfò ak ityòm fliyò. . Konsidere pwi, sekirite ak lòt aspè, hexafluorophosphate ityòm gen avantaj ki genyen nan eksepsyonèl konduktivite iyonik, estabilite oksidasyon siperyè ak polisyon nan anviwònman an ki ba. Li se aktyèlman lityom ion batri elektwolit la epi li se tou yo itilize nan lityòm ion pil pil. Elektwolit prensipal la. Anplis de sa, LiBF4, LiPF6, LiBOB, LiFSI, LiPF2, LiTDI ak lòt seri sistèm ityòm elektwolit sèl ak sekirite segondè ak bon sik pèfòmans atire atansyon.
1.2.1 Hexafluorofosfat lityòm
Koulye a, rechèch ki gen rapò a sou pwosesis la preparasyon pou LiPF6 se sitou divize an de kategori: HF sòlvan metòd ak metòd echanj ion. HF a? Solvent metòd se metòd ki pi tradisyonèl pou prepare LiPF6 pa dissolve LiF nan yon sòlvan HF ak Lè sa a, dirèkteman entwodwi yon sibstans ki gen fosfò oswa fliyò, ak evapore oswa refwadi kristal la apre reyaksyon an jwenn yon pwodwi final. Metòd la se metòd prensipal la nan ekipman endistriyèl, ak LiPF6 a prepare gen pite segondè ak bon jan kalite bon, epi li apwopriye pou wo-fen ityòm batri pwodiksyon demann. Sepandan, pwosesis preparasyon an gen yon gwo demann pou ekipman ak operasyon, ak RF ki rete nan LiPF6 gen yon gwo enfliyans sou pèfòmans batri a.
Yon lòt metòd pwodiksyon pi gwo pou LiPF6 se metòd echanj chestnut la. Refere a yon metòd de echanj Iyon nan yon hexafluorophosphate ak yon Compound ityòm ki gen nan yon sòlvan òganik yo jwenn LiPF6. Karakteristik nan prensipal nan metòd la echanj ion se ke li se senp epi fasil, men pwoblèm nan pite LiPF6 limite aplikasyon li yojè.
1.2.2 Nouvo Litium sèl
Koulye a, nan yon seri de sistèm ityòm elektwolit sèl ak sekirite segondè ak pèfòmans sik bon atire atansyon. Konpare ak Liy6F6 a elektwolyol tradisyonèl, byenke kapasite a complète pa ka konpetisyon ak LiPF6, yo gen avantaj evidan nan diferan aspè, tankou, LiBOB? gen estabilite bon electrochemical ak estabilite tèmik, ka reyaji avèk solvang espesifik yo fòme yon ki estab? SEI? manbràn, ki ka atenye apre repete sik enèji. LiFSI se yon electrolyte batri ityòm ak pèfòmans ekselan. Li gen konduktivite ekselan ak bon konpatibilite ak materyèl elèktrik. LiBF4 gen pi bon chimik ak estabilite tèmik pase LiPF6, ak pèfòmans sekirite li yo se pi plis remakab. Sepandan, yon gwo kantite done eksperimantal pwouve ke gen toujou kèk detèminasyon inevitab lè l sèvi avèk yon sèl sèlisyòm sèl. Pou egzanp, LiFSI fasil pou koze korozyon aliminyòm. LiBF4 gen yon reyon anion an relativman ti, entèraksyon solid ak iyon ityòm, ak konduktivite fèb. Li se enferyè nan pèfòmans kòm yon batri ityòm ion pou itilize kòm yon sèl electrolyte ityòm pou kont li. Se poutèt sa, sèl ityòm nan estrikti diferan ak estrikti diferan yo konpoze, se konsa ke elektwolit la konpoze montre pwopriyete ekselan pa posede pa elektwolit senp, kidonk amelyore pèfòmans elektwolye nan divès aspè.
1.2.3 Avantaj ak enkonvenyans nan divès kalite ityòm
LiBF4: pèfòmans tanperati ki ba se pi bon, men chè ak mwens idrosolubl;
LiPF6: Pèfòmans konplè a pi bon, ak dezavantaj la se fasil absòpsyon dlo ak idrolyse;
LiBOB: pèfòmans tanperati anwo nan syèl la se pi bon, espesyalman inhibite domaj la ensèsyon nan sòlvan nan electrode negatif la, men solubility a se twò ba;
LiFSI: pa sèlman zanmitay anviwònman an, men tou, gen bon estabilite tèmik, sansiblite nan imidite, ak konduktivite elektrik;
LiPF2: Amelyore pèfòmans segondè tanperati sik ak pèfòmans depo, ki ba pèfòmans pwodiksyon tanperati, ak pwoteksyon siperyè ak pèfòmans kapasite balanse nan pil ityòm;
LiTFSI: bon estabilite elektwomemikal, segondè konduktivite iyonik, bon estabilite tèmik, ak difisil idrolyze;
LiTDI: Li gen yon nimewo mityòm trè wo ityòm milti, diminye kantite a ityòm sèl ak diminye pri batri.
1.3.1 aditif
Gen anpil kalite aditif, ak divès kalite lityòm ion manifaktirè batri gen diferan kondisyon sou itilizasyon ak pèfòmans batri a, ak konsantre nan aditif yo chwazi tou se diferan. An jeneral, aditif yo itilize sitou gen efè sa yo:
(1) Film ki fòme aditif
Inòganik aditif fim-fòme: molekil piti tankou SO2, CO2, ak CO ka ankouraje fòmasyon yon fim pasivasyon, ak adisyon nan yon alimid tankou Lii oswa LiBr kapab tou amelyore fim nan pasivasyon.
Organic fim-fòme aditif: fluorine, klorinè ak brominated konpoze òganik tankou anizol oswa dérivés halogen li yo ka amelyore pèfòmans sik la nan batri a epi redwi pèt kapasite nan irevokabl nan batri a. Nan mitan yo, vinylen carbonat (VC) se yon trè bon fim-fòmif aditif.
(2) redwi dlo tras ak aditif ADH HF nan elektwolit la
Konpozan nan karbidyimid ka anpeche idrolyse nan LiPF6 nan yon asid. Anplis de sa, gen kèk oksid metal tankou Al2O1, MgO, BaO, Li2CO1, CaCO1 ak renmen an yo itilize yo retire HF.
(3) Anpeche siplemantè ak aditif adisyonèl
Konpoze tankou amine òganik ak imines, biphenyls, ak carbazoles yo itilize kòm aditif pou anpeche anbake ak overdischarge.
(4) Additif flanm dife yo
Konpoze òganofosfè tankou tetrapropoxysilane (TPOS), tetramethoxysilane (TMOS), konpoze òganofluorin, ak alojene alkol fosfat yo itilize kòm aditif flanm dife rezistan nan segondè pwen segondè bouyi pwen segondè ki pa flamabl konpoze.
(5) amelyore aditif ki ba tanperati pèfòmans
N, N-dimethyltrifluoroacetamide, òganik boride, fluorin-ki gen carbonat ak lòt viskozite ki ba, gwo pwen flash se benefisye amelyorasyon nan pèfòmans tanperati ki ba nan batri a.
(6) aditif multifonksyonèl
Apre 12-kouwòn-4 te ajoute nan sòlvan PC a, fim nan SEI nan koòdone nan elèktrik te optimize diminye premye pèt kapasite nan irevokabl nan elektwòd la. Anplis de sa nan solvang òganik fluorine ak fosfat halogenated tankou BTE ak TTFP nan elektwolit la pa sèlman kontribye nan fòmasyon nan yon ekselan fim SEI, men tou, gen yon reta flanm dife sèten oswa menm siyifikatif nan elektwolit la.