Τύπος ηλεκτρολύτη μπαταρίας ιόντων λιθίου
1.1 υγρός ηλεκτρολύτης
Η επιλογή του ηλεκτρολύτη έχει μεγάλη επίδραση στην απόδοση των μπαταριών ιόντων λιθίου. Πρέπει να έχει καλή χημική σταθερότητα, ειδικά σε υψηλότερα δυναμικά και περιβάλλοντα υψηλότερης θερμοκρασίας, και έχει υψηλότερη ιοντική αγωγιμότητα (> 10-3). S / cm), και πρέπει να είναι αδρανής προς τα υλικά ανόδου και καθόδου, δεν μπορεί να τα εισβάλει. Δεδομένου ότι η μπαταρία ιόντων λιθίου έχει υψηλό δυναμικό φόρτισης και εκφόρτισης και το υλικό ανόδου είναι ενσωματωμένο με χημικά ενεργό λίθιο, ο ηλεκτρολύτης πρέπει να χρησιμοποιεί μια οργανική ένωση και δεν μπορεί να περιέχει νερό. Ωστόσο, η ιοντική αγωγιμότητα της οργανικής ύλης δεν είναι καλή, έτσι ένα διαλυτό αγώγιμο άλας προστίθεται στον οργανικό διαλύτη για να αυξήσει την ιοντική αγωγιμότητα. Προς το παρόν, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου χρησιμοποιούνται κυρίως ως ηλεκτρολύτες. Οι διαλύτες είναι άνυδρες οργανικές ουσίες όπως EC, PC, DMC, DEC και οι περισσότεροι από αυτούς χρησιμοποιούν μικτούς διαλύτες όπως EC / DMC και PC / DMC. Τα αγώγιμα άλατα είναι LiC104, LiPF6, LiBF6, LiAsF6, κλπ., Και η αγωγιμότητά τους είναι κάποτε LiAsF6>> LiPF6>> LiClO4> LiBF6. Το LiClO4 είναι ευάλωτο σε έκρηξη και άλλα προβλήματα ασφάλειας λόγω της υψηλής οξειδωτικής του ιδιότητας. Περιορίζεται γενικά σε πειραματική έρευνα. Το LiAsF6 έχει υψηλή αγωγιμότητα ιόντων και είναι εύκολο να καθαριστεί και έχει καλή σταθερότητα, αλλά περιέχει το τοξικό As, το οποίο είναι περιορισμένο στη χρήση. LiBF6 χημεία Και η θερμική σταθερότητα δεν είναι καλή και η αγωγιμότητα δεν είναι υψηλή. Αν και το LiPF6 θα υποστεί αντίδραση αποσύνθεσης, θα έχει υψηλή ιοντική αγωγιμότητα, έτσι οι μπαταρίες ιόντων λιθίου βασικά χρησιμοποιούν LiPF6. Σήμερα, οι περισσότεροι ηλεκτρολύτες που χρησιμοποιούνται στις εμπορικές μπαταρίες ιόντων λιθίου χρησιμοποιούν το EC / DMC του LiPF6, το οποίο έχει υψηλή ιοντική αγωγιμότητα και καλή ηλεκτροχημική σταθερότητα.
2.2 στερεός ηλεκτρολύτης
Η χρήση μεταλλικού λιθίου απευθείας ως υλικό ανόδου έχει υψηλή αναστρέψιμη χωρητικότητα και η θεωρητική του ικανότητα είναι ίση με 3862 mAh · g-1, η οποία είναι περισσότερο από δέκα φορές μεγαλύτερη από εκείνη των υλικών γραφίτη και η τιμή είναι επίσης χαμηλή, η οποία θεωρείται ως η βέλτιστη έλξη μιας νέας γενιάς μπαταριών ιόντων λιθίου. Το υλικό ανόδου θα παράγει δενδριτικό λίθιο. Η χρήση ενός στερεού ηλεκτρολύτη ως αγωγιμότητα ιόντων μπορεί πάντα να αυξάνεται με δενδριτικό λίθιο, καθιστώντας δυνατή τη χρήση μεταλλικού λιθίου ως υλικού ανόδου. Επιπλέον, η χρήση ενός συμπαγούς ηλεκτρολύτη αποφεύγει το μειονέκτημα της υπερβολικής διαρροής ηλεκτρολύτη και η μπαταρία μπορεί να κατασκευαστεί σε μια λεπτότερη μπαταρία υψηλής ενέργειας (πάχους 0,1 mm) με υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα και μικρότερη ένταση. Τα καταστροφικά πειράματα δείχνουν ότι οι μπαταρίες ιόντων λιθίου στερεάς κατάστασης έχουν υψηλές επιδόσεις ασφαλείας. Μετά από εκκαθάριση, θέρμανση (200 ° C), βραχυκύκλωμα και υπερφόρτιση (600%) και άλλα καταστροφικά πειράματα, οι υγρές μπαταρίες ιόντων λιθίου-ηλεκτρολύτη θα διαρρεύσουν και θα εκραγούν. Σεξουαλικά προβλήματα, ενώ οι συστοιχίες στερεάς κατάστασης δεν παρουσιάζουν άλλα προβλήματα ασφάλειας εκτός από ελαφρά αύξηση της εσωτερικής θερμοκρασίας (<20 °=""> Οι στερεοί πολυμερείς ηλεκτρολύτες έχουν καλή ευκαμψία, δυνατότητα χύτευσης, σταθερότητα και χαμηλό κόστος. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως θετική και αρνητική μεμβράνη απόστασης ηλεκτροδίων και ως ηλεκτρολύτης μεταφοράς ιόντων.
Οι ηλεκτρολύτες στερεών πολυμερών ταξινομούνται γενικά σε ηλεκτρολύτη ξηρού στερεού πολυμερούς (SPE) και ηλεκτρολύτη πολυμερούς πηκτής (GPE). Οι ηλεκτρολύτες στερεού πολυμερούς SPE βασίζονται κυρίως στο οξείδιο του πολυαιθυλενίου (PEO), το οποίο έχει το μειονέκτημα της χαμηλής ιοντικής αγωγιμότητας και μπορεί να φθάσει τα 10-40 cm στους 100 ° C. Στην SPE, η αγωγιμότητα ιόντων συμβαίνει κυρίως στην άμορφη περιοχή και η μεταφορά μεταφέρεται από την κίνηση της πολυμερούς αλυσίδας. Η ΡΕΟ κρυσταλλώνεται εύκολα λόγω της υψηλής κανονικότητας της μοριακής αλυσίδας της και η κρυστάλλωση μειώνει την ιοντική αγωγιμότητα. Επομένως, για να αυξηθεί η ιοντική αγωγιμότητα, αφενός, είναι δυνατόν να μειωθεί η ιοντική αγωγιμότητα. Επομένως, για να βελτιωθεί η ιοντική αγωγιμότητα, αφενός, μειώνοντας τη διαλυτότητα του πολυμερούς. Το μόσχευμα, το μπλοκ, η σταυροσύνδεση, ο συμπολυμερισμός και τα παρόμοια χρησιμοποιούνται για την καταστροφή των κρυσταλλικών ιδιοτήτων του πολυμερούς, και η ιοντική αγωγιμότητα αυτών μπορεί να βελτιωθεί σημαντικά. Επιπλέον, η προσθήκη ενός ανόργανου σύνθετου άλατος μπορεί επίσης να αυξήσει την ιοντική αγωγιμότητα. Η προσθήκη ενός υψηλού διηλεκτρικού σταθερού χαμηλού μοριακού βάρους υγρού οργανικού διαλύτη όπως ο PC στον ηλεκτρολύτη στερεού πολυμερούς μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη διαλυτότητα του αγώγιμου άλατος. Ο ηλεκτρολύτης που σχηματίζεται είναι ηλεκτρολύτης πολυμερούς πηκτής GPE, ο οποίος έχει βελτιωμένη θερμοκρασία σε θερμοκρασία δωματίου. Ιονική αγωγιμότητα, αλλά η εκκαθάριση θα αποτύχει κατά τη χρήση. Οι ηλεκτρικές μπαταρίες λιθίου-πολυμερούς γέλης έχουν διατεθεί στο εμπόριο.