Litij-ionska baterija tipa elektrolitov
1.1 tekoči elektrolit
Izbira elektrolita ima velik vpliv na delovanje litij-ionskih baterij. Imeti mora dobro kemijsko stabilnost, zlasti pri višjih potencialih in okoljih z višjo temperaturo, in ima večjo ionsko prevodnost (> 10-3). ? S / cm), in morajo biti inertni do anodnih in katodnih materialov, ne morejo jih napadeti. Ker ima litij-ionska baterija velik potencial za polnjenje in praznjenje in je anodni material vgrajen s kemično aktivnim litijem, mora elektrolit uporabiti organsko spojino in ne sme vsebovati vode. Vendar pa ionska prevodnost organske snovi ni dobra, zato se organskemu topilu doda topna prevodna sol za povečanje ionske prevodnosti. Trenutno se litij-ionske baterije uporabljajo predvsem kot elektroliti. Topila so brezvodne organske snovi, kot so EC, PC, DMC, DEC, in večina jih uporablja mešana topila, kot sta EC / DMC in PC / DMC. Prevodne soli so LiClO4, LiPF6, LiBF6, LiAsF6 itd., Njihova prevodnost pa je enkrat LiAsF6> LiPF6> LiClO4> LiBF6. LiClO4 je občutljiv na eksplozijo in druge varnostne težave zaradi svoje visoke oksidacijske lastnosti. Na splošno je omejen na eksperimentalne raziskave. LiAsF6 ima visoko ionsko prevodnost in je lahko čist, ima dobro stabilnost, vendar vsebuje strupeno As, ki je v uporabi omejena; Kemija LiBF6 In toplotna stabilnost ni dobra in prevodnost ni visoka. Čeprav bo LiPF6 podvržen reakciji razgradnje, ima visoko ionsko prevodnost, zato so litij-ionske baterije v osnovi v uporabi LiPF6. Trenutno večina elektrolitov, ki se uporabljajo v komercialnih litij-ionskih baterijah, uporablja EC / DMC LiPF6, ki ima visoko ionsko prevodnost in dobro elektrokemijsko stabilnost.
2.2 trdni elektrolit
Uporaba kovinskega litija neposredno kot anodni material ima visoko reverzibilno zmogljivost, njegova teoretična zmogljivost pa znaša 3862 mAh · g-1, kar je več kot desetkrat več kot pri grafitnih materialih, cena pa je tudi nizka, kar je optimalna privlačnost nove generacije litij-ionskih baterij. Anodni material bo proizvedel dendritični litij. Pri uporabi trdnega elektrolita kot prevoda ionov lahko vedno raste dendritični litij, kar omogoča uporabo kovinskega litija kot anodnega materiala. Poleg tega uporaba trdnega elektrolita preprečuje pomanjkanje prevelikega uhajanja elektrolitov, baterijo pa lahko izdelamo v tanjšo (samo 0,1 mm debelo) visokoenergetsko baterijo z večjo energijsko gostoto in manjšim volumnom. Uničujoči poskusi kažejo, da imajo trdne litij-ionske baterije visoko varnostno učinkovitost. Po likvidaciji, segrevanju (200 ° C), kratkem stiku in prekomernem polnjenju (600%) in drugih destruktivnih poskusih bodo tekoče elektrolitske litij-ionske baterije puščale in eksplodirale. Spolne težave, medtem ko polprevodniške baterije nimajo drugih varnostnih težav, razen rahlega povečanja notranje temperature (<20 °=""> Trdni polimerni elektroliti imajo dobro fleksibilnost, kalupljivost, stabilnost in nizke stroške. Uporablja se lahko kot distančni film pozitivne in negativne elektrode in kot elektrolit za ionski transport.
Trdni polimerni elektroliti so na splošno razvrščeni v suhi trdni polimerni elektrolit (SPE) in gelski polimerni elektrolit (GPE). Trdni polimerni elektroliti SPE večinoma temeljijo na polietilen oksidu (PEO), ki ima pomanjkljivost nizke ionske prevodnosti in lahko doseže le 10-40 cm pri 100 ° C. V SPE se ionska prevodnost pojavlja predvsem v amorfni regiji, transport pa se prenaša z gibanjem polimerne verige. PEO se zaradi visoke rednosti molekularne verige zlahka kristalizira, kristalizacija pa zmanjša ionsko prevodnost. Zato je za povečanje ionske prevodnosti na eni strani mogoče zmanjšati ionsko prevodnost. Zato je treba izboljšati ionsko prevodnost na eni strani z zmanjšanjem topnosti polimera. Presaditev, blokiranje, navzkrižno povezovanje, kopolimerizacijo in podobno se uporabljajo za uničevanje kristalnih lastnosti polimera in njihovo ionsko prevodnost se lahko izjemno izboljša. Poleg tega lahko dodatek anorganske kompozitne soli poveča tudi ionsko prevodnost. Dodajanje visoke dielektrične konstante z nizko molekulsko tekočo organsko topilo, kot je PC, v trdni polimerni elektrolit lahko močno izboljša topnost prevodne soli. Nastali elektrolit je GPE gelski polimerni elektrolit, ki ima izboljšano temperaturo pri sobni temperaturi. Jonska prevodnost, vendar likvidacija med uporabo ne bo uspela. Gel-polimerne litij-ionske baterije so komercializirane.