1. Ионная проводимость высока в широком диапазоне температур, а число миграций ионов лития велико, что снижает концентрационную поляризацию батареи во время заряда и разряда.
2. Хорошая термическая стабильность, обеспечивающая работу батареи в подходящем диапазоне температур.
3. Электрохимическое окно широкое, и лучше всего иметь окно электрохимической стабильности 0 ~ 5 В, чтобы гарантировать, что электролит не подвергается значительным побочным реакциям на полюсах, а также чтобы удовлетворить сингулярность электродных реакций в электрохимическом процессе.
4. При использовании вместо диафрагмы он также должен иметь хорошие механические свойства и технологичность.
5. Низкая цена и стоимость.
6. Хорошая безопасность, высокая температура вспышки или отсутствие горения.
7. Нетоксичен и не наносит вреда окружающей среде.

Из чего состоит электролит литий-ионного аккумулятора?

Электролиты обычно изготавливаются из

1. органических растворов высокой чистоты, C3h5O3, C4H6O3, C3H6O3, PF5 и т.д.

2. электролитные соли лития:

3. необходимые добавки

4. прочее сырье

Прежде всего при определенных условиях и в определенных пропорциях.

В разных типах батарей используются разные типы химических реакций и разные электролиты.

Например,

Гексафторфосфат лития (LiPF6) представляет собой раствор соли лития, который является наиболее распространенным электролитом в литиевых батареях. Гидроксид калия является электролитом в обычных бытовых щелочных батареях. В свинцово-кислотном аккумуляторе обычно используется серная кислота для создания предполагаемой реакции. Воздушно-цинковые батареи основаны на окислении цинка кислородом для реакции.

Типы электролита литий-ионного аккумулятора

Существует три вида электролита литий-ионного аккумулятора. В зависимости от состояния электролитов электролиты литиевых батарей можно разделить на жидкие электролиты, твердые электролиты и твердожидкие композитные электролиты.

Жидкие электролиты включают органические жидкие электролиты и ионные жидкие электролиты при комнатной температуре

твердые электролиты включают твердые полимерные электролиты и неорганические твердые электролиты

твердые и жидкие композитные электролиты представляют собой гелевые электролиты, состоящие из твердого полимера и жидких электролитов.

Ниже приводится подробное описание этих пяти видов электролитов для ионно-литиевых аккумуляторов.

Органический жидкий электролит: Электролит, полученный растворением электролита на основе литиевой соли в полярном апротонном органическом растворителе

Преимущества:
1. Органический жидкий электролит обладает хорошей электрохимической стабильностью,
2. Органический жидкий электролит имеет низкую температуру замерзания и высокую точка кипения
3. Органический жидкий электролит можно использовать в широком диапазоне температур.

недостатки:
1.Органические растворители  органического жидкого электролита имеют небольшую диэлектрическую проницаемость
2.Органические растворители  органического жидкого электролита имеют высокую вязкость
3.Органический жидкий электролит имеет плохую способность растворять неорганические солевые электролиты
4.Органическая жидкость электролит имеет низкую электропроводность
5. Органический жидкий электролит особенно чувствителен к следовым количествам воды.
6. Органические жидкие литиевые батареи склонны к утечке.

Ионный жидкий электролит при комнатной температуре: Функциональный материал или среда, состоящая из определенных катионов и анионов, которые являются жидкими при комнатной температуре или близкой к ней.

преимущества:

1. Ионный жидкий электролит комнатной температуры имеет выдающиеся преимущества, такие как высокая проводимость
2. Ионный жидкий электролит комнатной температуры имеет низкое давление паров
3. Ионный жидкий электролит комнатной температуры имеет широкий диапазон жидкостей
4. Ионная жидкость комнатной температуры электролит обладает хорошей химической и электрохимической стабильностью
5. Ионный жидкий электролит комнатной температуры не загрязняет окружающую среду
6. Ионный жидкий электролит комнатной температуры легко восстанавливается
7. Совершенная безопасность:
Расплавленная соль комнатной температуры используется в качестве электролита для литий-ионных аккумуляторов, чтобы повысить безопасность аккумуляторов при высокой плотности мощности и полностью устранить опасности, связанные с аккумуляторами.

твердый электролит для литий-ионных аккумуляторов

Преимущества:
1. Твердый электролит негорюч
2. Твердый электролит имеет низкую реакционную способность с материалом электрода
3. Твердый электролит обладает хорошей гибкостью
4. Твердый электролит может преодолеть вышеуказанные недостатки жидкостных литий-ионных аккумуляторов и позволяют изменять объем электродного материала при разряде
5. Твердый электролит более устойчив к ударам, вибрации и деформации, чем жидкие электролиты.
6. Его легко обрабатывать и формовать, и аккумулятору можно придать различные формы в соответствии с различными потребностями.

Гелевый электролит: Жидкие пластификаторы, такие как PC, EC и т. д., притягиваются к полимерной матрице для получения твердо-жидкого композиционного гелеобразного электролита.

преимущества: этот тройной электролит, состоящий из полимерных соединений, солей лития и полярных органических растворителей, обладает свойствами как твердых электролитов, так и жидких электролитов.

Неорганические твердые электролиты: Твердые материалы с высокой ионной проводимостью. Неорганические твердые электролиты, используемые в полностью твердых литий-ионных батареях, делятся на стеклянные электролиты и керамические электролиты.

Преимущества:

1. Твердые электролиты могут играть роль электролитов и заменять диафрагму в аккумуляторе.
2. Нет проблем с утечкой
3. Батарея может быть миниатюризирована и миниатюризирована, хотя количество миграций ионов лития в этом типе материала велико

Недостатки:

1. Электропроводность самого электролита намного меньше, чем у жидких электролитов.
2. Импеданс поверхности раздела между электролитом и материалом высок, когда такие материалы используются в литий-ионных батареях
3. Хрупкость неорганических твердых электролитов велика
4. Сейсмостойкость литий-ионных батарей как электролитов низкая .

Хотите получить более подробную информацию: Загрузите нашу электронную книгу по дизайну аккумуляторов.

Дизайн литиевой батареи Дизайн Электронная книга Скачать (2M, 20 страниц, PDF)

Какое влияние оказывает электролит литий-ионной батареи на работу батареи?

Влияние электролитов литий-ионных аккумуляторов на макроскопические электрохимические свойства аккумуляторов включает следующие аспекты:

Разберем их по порядку

1.

Во-первых, хотя материал электрода является необходимым условием для определения удельной емкости литий-ионных аккумуляторов, электролит также влияет на обратимую емкость аккумулятора. электродный материал в значительной степени.

То есть

Потому что процесс заливки, делития и процесс циркуляции электродного материала — это всегда процесс взаимодействия с электролитом. Это взаимодействие оказывает существенное влияние на состояние поверхности раздела электродного материала и изменения внутренней структуры.

Во-вторых, в рабочем процессе литий-ионных аккумуляторов помимо окислительно-восстановительных реакций, протекающих на положительном и отрицательном электродах при внедрении и удалении ионов лития, также имеет место большое количество побочных реакций.

Например,

1. окисление и восстановительное разложение электролитов на поверхности положительных и отрицательных электродов,
2. поверхностная пассивация электродно-активными веществами,
3. высокий импеданс интерфейса между электродом и интерфейсом электролита….

Эти факторы влияют на способность электродного материала к внедрению и удалению лития.

Вот почему некоторые электролитные системы могут придать материалу электрода отличную способность к внедрению и удалению лития, в то время как некоторые электролитные системы очень разрушают материал электрода.

Каково внутреннее сопротивление ионно-литиевых батарей?

Внутреннее сопротивление относится к сопротивлению току, когда он проходит через батарею. В него входят омическое внутреннее сопротивление и поляризационное сопротивление электрода при электрохимическом процессе. Для литий-ионных аккумуляторов оно должно включать сопротивление поверхности раздела между электродом и электролитом.

Таким образом, сумма омического внутреннего сопротивления, сопротивления границы электрод/электролит и внутреннего поляризационного сопротивления представляет собой общее внутреннее сопротивление литий-ионных аккумуляторов.

Это важный показатель для измерения производительности химических источников питания, который напрямую влияет на рабочее напряжение батареи, рабочий ток, выходную энергию и мощность.

Почему электролит влияет на внутреннее сопротивление батареи?

Внутреннее омическое сопротивление батареи в основном обусловлено проводимостью электролита и должно также включать сопротивление материала электрода и диафрагмы.

Механизмом проводимости электролитической части является ионная проводимость, и сопротивление во время процесса проводимости обычно намного больше, чем у электронной проводящей части.

Сопротивление границы между электродом и электролитом имеет большое значение в литий-ионных батареях.

Чем больше сопротивление ионов лития при прохождении через интерфейс, тем выше внутреннее сопротивление аккумулятора. В нормальных условиях сопротивление интерфейса значительно выше внутреннего сопротивления в омах.

Определение скорости разряда и заряда:

Увеличение характеристик заряда и разряда является важным показателем для измерения способности сохранения емкости литий-ионных аккумуляторов в условиях быстрой зарядки и разрядки.

Характеристики увеличения заряда и разряда батареи определяются

1. подвижность ионов лития в материале электрода,

2. проводимость электролита,

3. подвижность ионов лития на границе раздела фаз электрода или электролита.

Последние два тесно связаны с составом и свойствами электролита.

Из-за большой температурной зависимости электродной реакции, происходящей на границе между электродом и фазой электролита, среди всех факторов окружающей среды температура оказывает наиболее очевидное влияние на аккумулятор производительность.

1. В условиях низких температур скорость электродной реакции снижается, и даже реакция прекращается, а производительность батареи значительно снижается или даже не может нормально использоваться.
2. При повышении температуры электродная реакция интенсифицируется, но одновременно усиливаются и побочные реакции на границе раздела фаз электрода или электролита. Эти побочные реакции часто очень разрушительны для батареи и влияют на ее производительность.

Таким образом, оптимальной температурой для работы батареи должна быть температура, наиболее благоприятная для электродной реакции без явных побочных реакций.

Например,

1. диапазон рабочих температур жидкостных литий-ионных аккумуляторов обычно составляет -10-45℃;
2. минимальная рабочая температура обычно не ниже -20 ℃,
3. максимальная рабочая температура обычно не превышает 60℃.

1.расширить ассортимент жидкости электролита

2.улучшить проводимость электролита в условиях низких температур

3.улучшить стабильность электролита в условиях высоких температур.

Для твердых электролитов, для расширения диапазона их рабочих температур,

1. , чтобы попытаться увеличить электропроводность электролита при комнатной или даже низкой температуре,
2. уменьшает импеданс интерфейса между ним и материалом электрода.

Хотите узнать больше: загрузите нашу электронную книгу по дизайну аккумуляторов.

Lithium Battery Design Design Электронная книга Скачать (2M, 20 страниц, PDF)

Срок хранения:

Старение литий-ионных батарей при длительном хранении ключ к влиянию на характеристики хранения батарей. Даже если коммерческий литий-ионный аккумулятор никогда не используется, срок его хранения составляет всего около 3 лет.

Коррозия электрода коллекторной жидкости

Потеря электрохимической активности электрода активным веществом из коллекторной жидкости

Природа электролита тесно связана с коррозией коллектора жидкостью и стабильностью электродного материала в ней. Поэтому электролит в значительной степени влияет и даже определяет срок хранения батареи.

Для срока службы:

Срок службы является важным показателем для оценки достоинств вторичных батарей. Обычно измеряется количеством циклов, когда емкость батареи снижается до определенного значения.

1. стабильность материала электрода,

2. стабильность электролита,

3. скорость заряда и разряда ,

4.глубина заряда и разряда

5.температура. Для литий-ионных аккумуляторов

6. Правильное использование и техническое обслуживание,

1. Активная удельная поверхность активного вещества электрода во время зарядки и Процесс разряда продолжает уменьшаться, истинная плотность тока батареи при работе увеличивается, а внутреннее сопротивление батареи постепенно увеличивается.
2. Активное вещество коллектора электродов отваливается или переносится, теряя должную электрохимическую активность
3. Во время работы аккумулятора некоторые материалы в электролите стареют или подвергаются коррозии
4. Мембрана повреждена или частично закрыта
5. Из-за реакции окисления или восстановления электролита на границе раздела электродов количество примесей в электролите увеличивается

Из-за влияния вышеперечисленных факторов нормальный срок службы литий-ионных аккумуляторов в настоящее время составляет около 2-3 лет, причем большинство из вышеперечисленных факторов имеют определенную связь с характером электролита.

Литий-ионные аккумуляторы заменяют растворение и отложение металлического лития в традиционных литиевых вторичных аккумуляторах механизмом хранения лития внутри решетки, устраняя рост дендритного лития на поверхности отрицательного электрода и уменьшая вероятность короткого замыкания батареи, но это не устраняет принципиально риски безопасности батареи.

Например, жидкие литий-ионные аккумуляторы также будут осаждать металлический литий на поверхности отрицательного электрода в условиях перезарядки, в то время как поверхность положительного электрода будет окисляться и разлагать электролит в условиях высокого потенциала, и внутри будет происходить ряд небезопасных побочных реакций. батарея.

Кроме того, большое количество тепла, выделяемого аккумулятором в условиях сильноточной зарядки и разрядки, не может быть потеряно во времени, что приводит к быстрому повышению температуры аккумулятора, что также создает серьезные проблемы с безопасностью для батарея.

1. стабильность материала электрода,
2. Состав электролита,
3. производственный процесс
4. условия работы самой батареи

Тем не менее,

основной причиной проблемы безопасности жидких литий-ионных аккумуляторов является летучесть и высокая воспламеняемость самого органического жидкого электролита.

Таким образом, чтобы полностью устранить риски безопасности, связанные с батареями, необходимо исключить воспламеняемость органических растворителей.

Хотите узнать больше: загрузите нашу электронную книгу по дизайну аккумуляторов.

Lithium Battery Design Design Электронная книга Скачать (2M, 20 страниц, PDF)

1. тип и структура электродного материала,
2. свойства интерфейса электрод/электролит,
3. состав электролита
4. производственный процесс батареи.

1.  Саморазряд отрицательного электрода.

Саморазряд отрицательного электрода происходит в основном из-за выпадения лития из отрицательного электрода или попадания в электролит в виде Li+.

Скорость зависит от состояния поверхности и поверхностной каталитической активности отрицательного электрода. Состояние поверхности отрицательного электрода, очевидно, зависит от электролита, поэтому оптимизация состава электролита может снизить плотность саморазряда батареи.

1.  Саморазряд положительного электрода:

Это относится к ионам лития в электролите, внедренным в решетку материала положительного электрода, что вызывает саморазряд положительного электрода. Его скорость зависит от кинетических факторов в положительном электроде, залитом Li+, в основном от свойств поверхности раздела положительного электрода или электролита.

Кроме того, появление примесей в электролите также является важной причиной саморазряда аккумулятора.

Это связано с тем, что потенциал окисления примесей обычно ниже, чем потенциал положительного электрода литий-ионных аккумуляторов, который легко окисляется на поверхности положительного электрода, а оксид будет восстанавливаться на отрицательном электроде, таким образом, непрерывно потребляя активные вещества материалов положительных и отрицательных электродов, вызывая саморазряд.

Поэтому к литий-ионным аккумуляторам предъявляются высокие требования к составу и чистоте электролитов.

Поскольку электролит литий-ионной батареи не может обеспечить защиту от перезарядки или чрезмерной разрядки, когда батарея работает нормально, способность батареи сопротивляться перезарядке и чрезмерной разрядке снижается. очень бедный.

Когда несколько литий-ионных аккумуляторов используются последовательно для получения более высокого напряжения, часто возникает значительное несоответствие емкости.

Когда аккумулятор заряжен, отдельные аккумуляторы всегда будут перезаряжены,

При разрядке отдельные аккумуляторы также будут переразряжены.

Этот аспект приводит к необратимому повреждению аккумуляторной батареи и влияет на срок службы аккумуляторной батареи; в то же время это также создает очевидные риски для безопасности батареи.

Модификация и модификация электролитов является важным способом предотвращения перезарядки и разрядки аккумуляторов.

Органический жидкий электролит имеет встроенный механизм защиты от перезарядки и разрядки.

Например, в электролит добавляют некоторые наркотические вещества. В условиях перезарядки вещество окисляется на положительном электроде, а окислитель восстанавливается на поверхности отрицательного электрода

, что позволяет избежать постоянного повышения напряжения батареи.

(1) Он должен быть хорошим ионным проводником и электронным изолятором, чтобы перенос ионов (Li+) был легким, а саморазряд сводился к минимуму;

(2) Должен иметь широкое электрохимическое окно, чтобы не происходила деградация электролита в диапазоне рабочих потенциалов как катода, так и анода;

(3) Он также должен быть инертным по отношению к другим компонентам элемента, таким как сепараторы элементов, подложки электродов и материалы для упаковки элементов;

(4) Он должен быть термически стабильным, для жидких электролитов точки плавления и кипения должны быть намного выше рабочих температур;

(5) Он должен иметь низкую токсичность и соответствовать другим мерам ограниченной опасности для окружающей среды;

(6) Он должен быть основан на устойчивой химии, что означает, что элементы в изобилии, а процессы синтеза являются как можно менее вредными, и

(7) он должен иметь как можно более низкую общую стоимость, материалы и производство.

Какой электролит используется в литий-ионном аккумуляторе?

Большинство электролитов, используемых в коммерческих литий-ионных батареях, представляют собой неводные растворы. И соль гексафторфосфата лития (LiPF ₆ ), растворенная в органических карбонатах. Гексафторфосфат лития (LiPF6) представляет собой раствор соли лития, который является наиболее распространенным электролитом в литиевых батареях.

Из чего состоит электролит батареи?

Электролит в большинстве бытовых аккумуляторов (и многих промышленных) состоит из двух частей: воды и гидроксида калия (КОН). Когда эти два компонента объединяются друг с другом, они образуют раствор, который позволяет электричеству свободно течь между электродами внутри элемента батареи — это известно как «электролиз» или «электролитическое действие».

Безопасен ли электролит литиевой батареи?

Да.

Литиевые батареи более безопасны, чем большинство других типов батарей, поскольку они не содержат тяжелых металлов или токсичных химических веществ.