लिथियम आयन बैटरी इलेक्ट्रोलाइट फॉर्म्यूलेशन परिचय

लिथियम-आयन बैटरी इलेक्ट्रोलाइट्स गैर-जलीय तरल इलेक्ट्रोलाइट्स हैं जो कार्बनिक सॉल्वैंट्स और इलेक्ट्रोलाइट लिथियम लवण से बने होते हैं। बेशक, ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स हैं। वे किससे बने हुए हैं? चलो एक नज़र डालते हैं।

1. तरल लिथियम आयन बैटरी इलेक्ट्रोलाइट

इलेक्ट्रोलाइट की पसंद लिथियम-आयन बैटरी के प्रदर्शन पर बहुत प्रभाव डालती है। यह रासायनिक रूप से स्थिर होना चाहिए, विशेष रूप से उच्च क्षमता और उच्च तापमान वातावरण में विघटित करना आसान नहीं है, और इसमें उच्च आयनिक चालकता (GG gt; 10-3 s) / सेमी) है, और एनोड और कैथोड सामग्री के लिए निष्क्रिय होना चाहिए, और नहीं हो सकता उन्हें खुरचना।

प्रवाहकीय लवण में LiCIO4, LiPF6, LiBF6, LiA SF6 और LiOSO2CF3 शामिल हैं, और उनकी विद्युत चालकता LiAsF6> LiPF6> LiCIO4> LiBF6> LiOSO2CF3 के क्रम में है। LiClO4 अपनी उच्च ऑक्सीडिज़ेबिलिटी के कारण विस्फोट जैसी सुरक्षा समस्याओं से ग्रस्त है, जो आम तौर पर प्रयोगात्मक अध्ययनों तक सीमित है; LiAsF6 में उच्च आयनिक चालकता, आसान शुद्धिकरण और अच्छी स्थिरता है, लेकिन इसमें जहरीले आसन शामिल हैं, और इसका उपयोग प्रतिबंधित है;

LiBF6 में खराब रासायनिक और थर्मल स्थिरता और कम विद्युत चालकता है। LiO SO2CF3 में खराब विद्युत चालकता है और इलेक्ट्रोड पर संक्षारक प्रभाव पड़ता है, इसलिए इसका उपयोग शायद ही कभी किया जाता है; हालांकि LiPF6 अपघटन प्रतिक्रिया से गुजरना होगा, इसमें उच्च आयनिक चालकता है, इसलिए वर्तमान लिथियम आयन बैटरी मूल रूप से LiPF6 का उपयोग करती है। वर्तमान में, वाणिज्यिक लिथियम-आयन बैटरी में उपयोग किए जाने वाले अधिकांश इलेक्ट्रोलाइट्स LiPF6 EC2DMC का उपयोग करते हैं, जिसमें उच्च आयनिक चालकता और बेहतर विद्युत रासायनिक स्थिरता होती है।

2. ठोस इलेक्ट्रोलाइट

एनोड सामग्री के रूप में धातु लिथियम के प्रत्यक्ष उपयोग में उच्च प्रतिवर्ती क्षमता होती है, इसकी सैद्धांतिक क्षमता 3862mAh-g-1 जितनी होती है, जो ग्रेफाइट सामग्री के दस गुना से अधिक होती है, और कीमत कम होती है। इसे लिथियम आयन बैटरी की सबसे आकर्षक नई पीढ़ी माना जाता है। एनोड सामग्री, लेकिन डेंड्राइट लिथियम का उत्पादन करेगी। आयन चालन के रूप में ठोस इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग करना डेंड्राइट लिथियम के विकास को रोक सकता है, जिससे धातु के लिथियम को एनोड सामग्री के रूप में उपयोग किया जा सकता है। इसके अलावा, ठोस इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग तरल इलेक्ट्रोलाइट रिसाव की कमियों से बच सकता है, और बैटरी को एक पतले (केवल 0.1 मिमी मोटी), उच्च ऊर्जा घनत्व और छोटी मात्रा में उच्च ऊर्जा वाली बैटरी में बनाया जा सकता है।

ठोस बहुलक इलेक्ट्रोलाइट में अच्छे लचीलेपन, फिल्म बनाने के गुण, स्थिरता और कम लागत की विशेषताएं हैं। इसका उपयोग सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के बीच विभाजक के रूप में और आयनों को स्थानांतरित करने के लिए एक इलेक्ट्रोलाइट के रूप में किया जा सकता है।

ठोस बहुलक इलेक्ट्रोलाइट्स को आमतौर पर शुष्क ठोस बहुलक इलेक्ट्रोलाइट्स (एसपीई) और जेल बहुलक इलेक्ट्रोलाइट्स (जीपीई) में विभाजित किया जा सकता है। एसपीई ठोस बहुलक इलेक्ट्रोलाइट मुख्य रूप से पॉलीइथाइलीन ऑक्साइड (पीईओ) पर आधारित है। इसका नुकसान यह है कि आयन चालकता कम है, जो 100 ° C पर केवल 10-40 सेमी तक पहुंच सकती है।

ठोस बहुलक इलेक्ट्रोलाइट के लिए पीसी जैसे उच्च ढांकता हुआ निरंतर और कम आणविक भार के साथ एक तरल कार्बनिक विलायक जोड़ना प्रवाहकीय नमक की घुलनशीलता में काफी सुधार कर सकता है। इलेक्ट्रोलाइट का गठन जीपीई जेल बहुलक इलेक्ट्रोलाइट है, जिसमें कमरे के तापमान पर एक उच्च तापमान होता है। आयनिक चालकता, लेकिन उपयोग की प्रक्रिया में, यह लीक हो जाएगा और अमान्य हो जाएगा। जेल पॉलिमर लिथियम आयन बैटरी का व्यवसायीकरण हो गया है।

3. जेल इलेक्ट्रोलाइट

जेल बहुलक इलेक्ट्रोलाइट के मुख्य घटक मूल रूप से तरल कार्बनिक इलेक्ट्रोलाइट के समान होते हैं, सिवाय इसके कि जेल बहुलक मैट्रिक्स पर तरल कार्बनिक इलेक्ट्रोलाइट को adsorbed किया जाता है। इसलिए, उपरोक्त स्थितियों के अलावा, इसमें इलेक्ट्रोड सक्रिय सामग्री के बीच आसंजन भी होना चाहिए अच्छा आसंजन, सभी सॉल्वैंट्स बहुलक मैट्रिक्स में तय किए गए हैं, कोई रिसाव नहीं है, अच्छा झुकने प्रदर्शन और उच्च यांत्रिक सुनिश्चित करने के लिए कोई नि: शुल्क कार्बनिक विलायक नहीं है शक्ति।

लिथियम आयन बैटरी इलेक्ट्रोलाइट मिलना चाहिए:

एक लिथियम आयन में उच्च चालकता है, जो एक विस्तृत तापमान रेंज में 3 × 10-3 ~ 2 × 10-2S / सेमी है;

बी में एक विस्तृत इलेक्ट्रोकेमिकल विंडो है, अर्थात, यह विघटन प्रतिक्रिया के बिना एक विस्तृत वोल्टेज रेंज (लिथियम-आयन बैटरी के लिए, यह 4.5V पर स्थिर होना चाहिए) में स्थिर है, अर्थात इसमें अच्छा ऑक्सीकरण स्थिरता है।

सी रासायनिक रूप से स्थिर है, अर्थात्, यह मूल रूप से बैटरी सिस्टम की इलेक्ट्रोड सामग्री जैसे कि सकारात्मक इलेक्ट्रोड, नकारात्मक इलेक्ट्रोड, वर्तमान कलेक्टर, विभाजक और चिपकने वाला के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है;

डी को एक विस्तृत तापमान सीमा में तरल होने की गारंटी दी जाती है, आमतौर पर आशा है कि तापमान रेंज -40 ~ C700C है

ई में आयनों के लिए अच्छा सॉल्वैंशन गुण हैं;

एफ गैर विषैले, कम वाष्प दबाव, उपयोग करने के लिए सुरक्षित है;

जी जितना संभव हो उतना इलेक्ट्रोड की प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया को बढ़ावा दे सकता है, और इलेक्ट्रोड के साथ अच्छी संगतता है;

एच तैयार करने में आसान है और लागत में कम है।