Gcéad dul síos, leictrealaíoch ceallraí ian litiam
Is ceann de na ceithre ábhar is mó atá leictrilít le haghaidh cadhnraí ian litiam. Is é fuil cadhnraí litiam-ian an ráthaíocht maidir le fuinneamh ardvoltais agus ardfhuinnimh cadhnraí litiam-ian. Is éard atá sa electroly den chuid is mó tuaslagóir orgánach ardghlanachta, salann litiam leictrilít, agus amhábhar de bhreiseán riachtanach, agus ullmhaítear é de réir cóimheas áirithe faoi choinníollacha áirithe.
1.1 tuaslagóir orgánach
De ghnáth measctar an tuaslagóir orgánach le tuaslagóir tairiseach tréleictreach ard i dtuaslagóir slaodacht íseal. Is iad salainn litiam leictreailte a úsáidtear go coitianta ná péirseáil photaisiam, heicafafluoróffáití potaisiam, tetrafluoroborate potaisiam, etc., i bhfianaise costas, sábháilteacht agus a leithéidí, heicafafluorfosfáit potaisiam Is é an príomh-leictreailít a úsáidtear i gcadhnraí litiam-ian tráchtála.
Is iad na tuaslagóirí orgánacha a úsáidtear go coitianta i leictreolítí ceallraí ian litiam ná carbónáitithe déitile carbóináit (CE), carbónáit déitile carbóináit (DMC), carbónáit meitile meitile (EMC), próitéiné carbónáit (PC), aigéad aicrileach B. Eistear (EA), meitile acrylate (MA), agus a leithéidí. Ní mór an tuaslagóir orgánach a rialú go docht sula n-úsáidfear é. Tá dlúthbhaint ag íonacht an tuaslagóra leis an voltas cobhsaí. Tá ról cinntitheach ag taise an tuaslagóra orgánacha maidir leis an leictrealaíoch cáilithe a fhoirmiú. Féadfaidh an t-uisce a ísliú go dtí 10-6 thíos laghdú a dhéanamh ar dhianscaoileadh heicafafluorfosfáit litiam, maolú ar dhianscaoileadh scannán SEI, agus cosc a chur ar ardú gáis. Is féidir an t-ábhar taise a bhaint amach trí asaithe criathar mhóilíneach, dianscaoileadh atmaisféir nó bhfolús, agus tabhairt isteach gás táimhe. D'fhonn réiteach a fháil le seoltacht ard ianach ionas go dtéann ions litiam go tapa ann, is ábhar measctha í an tuaslagóir, mar shampla, carbónáit eitiléine (EC) + carbonate dimethyl (DMC), carbónáit eitiléine (EC) + carbónáitithe díitile. Eistear (DEC).
1.2 salann litiam leictrilít
Is é an salann litiam electrolyte an costas is mó atá ag an electrolyte, rud a chiallaíonn thart ar 40% den chostas leictreachais. Is é LiPF6 an salann litiam electrolyte is coitianta a úsáidtear, atá cobhsaí don leictreoid dhiúltach, tá seoltacht leictreach ard, cumas mór urscaoilte, friotaíocht beag inmheánach, agus luas tapa agus luas urscaoilte. Mar sin féin, tá sé íogair do taise agus HF, agus ba cheart a imoibriú a dhéanamh i dtimpeallacht tirim (cosúil le bosca glove). Níl sé resistant do theocht ard, agus déantar imoibriú dianscaoilte ar 80 ° C go 100 ° C chun foirm a dhéanamh le pentafluoride fosfar agus fluairíd litiam. . Ag féachaint do chostas, sábháilteacht agus gnéithe eile, bíonn na buntáistí a bhaineann le seoltacht ianach neamhspleách, cobhsaíocht ocsaídiúcháin níos fearr agus truailliú íseal ar an gcomhshaol a bheith ag heicafafluorfosfáit litiam. Is é an t-electrolyte ceallraí litiam is fearr atá ann agus is é a úsáidtear freisin i gcadhnraí ian litiam tráchtála. An príomhthráictrilít. Ina theannta sin, tarraingíodh aird ar LiBF4, LiPF6, LiBOB, LiFSI, LiPF2, LiTDI agus sraith eile de chórais electrolyte salann litiam le feidhmíocht ard sábháilteachta agus timthriall maith.
1.2.1 Heicafafluorfosfáit litiam
Faoi láthair, tá an taighde gaolmhar maidir le próiseas ullmhúcháin LiPF6 roinnte go príomha i dhá chatagóir: modh tuaslagóir HF agus modh malairte ian. An HF? Is é modh tuaslagóra an modh is traidisiúnta chun LiPF6 a ullmhú trí LiF a dhíscaoileadh i dtuaslagóir HF agus ansin substaint a bhfuil fásán nó fluairín á thabhairt isteach aige, agus an criostail a fhuaimniú nó a fhuaraithe tar éis an imoibrithe chun táirge deiridh a fháil. Is é an modh an modh is mó de threalamh tionsclaíoch, agus tá ard-íonacht agus dea-chaighdeán ard ag an LiPF6 ullmhaithe, agus is oiriúnach d'éileamh táirgeachta ceallraí litiam ard-deireadh. Mar sin féin, tá ard-éileamh ar an bpróiseas ullmhúcháin maidir le trealamh agus oibriú, agus tá tionchar mór ag an HF atá fágtha i LiPF6 ar fheidhmíocht na ceallraí.
Is é an modh malartaithe móra eile do LiPF6 an modh malairte cáistín. Tagraíonn sé do mhodh malartú ian heicafafluaifófáit le cumaisc ina bhfuil litiam i tuaslagóir orgánach le LiPF6 a fháil. Is í an phríomhghné den mhodh malairte ian go bhfuil sé simplí agus éasca, ach is é an fhadhb íonachta LiPF6 a chuireann an t-iarratas leathan ar fáil.
1.2.2 Salann litiam nua
Faoi láthair, tharraing sraith de chórais electrolyte salainn litiam a bhfuil ardfheidhmíocht sábháilteachta agus timthriall maith orthu aird. I gcomparáid leis an LiPF6 salann litiam leictrilít traidisiúnta, cé nach féidir leis an gcumas cuimsitheach dul san iomaíocht le LiPF6, tá buntáistí soiléire acu i ngnéithe éagsúla, mar shampla, LiBOB? go bhfuil cobhsaíocht leictreamaiceach maith agus cobhsaíocht theirmeach ann, is féidir leis na tuaslagóirí sonracha a dhéanamh chun cobhsaí a dhéanamh? membrane, is féidir a athlonnú tar éis timthriallta fuinnimh arís. Is leictreachas í ceallraí litiam é LiFSI le feidhmíocht den scoth. Tá seoltacht den scoth aige agus comhoiriúnacht mhaith le hábhair leictreoid. Tá cobhsaíocht cheimiceach agus teirmeach níos fearr ag LiBF4 ná LiPF6, agus tá a fheidhmíocht sábháilteachta níos suntasaí. Mar sin féin, cruthaíonn líon mór sonraí turgnamhacha go bhfuil cinntí nach féidir a sheachaint i gcónaí ag baint úsáide as salann litiam amháin. Mar shampla, is éasca le LiFSI creimeadh alúmanaim a chur faoi deara. Tá gaine anion beag réasúnta beag ag LiBF4, idirghníomhaíocht láidir le hiain litiam, agus seoltacht lag. Tá sé níos lú i bhfeidhm mar cheallraí ian litiam le húsáid mar salann litiam leictrilít amháin. Dá bhrí sin, déantar salainn litiam struchtúir dhifriúla agus struchtúir dhifriúla a mhéadú, ionas go mbeidh taitneamhachtaí leictreonacha simplí ag an electrolyte comhdhéanta, agus feabhas a chur ar fheidhmíocht leictreolaíoch i ngnéithe éagsúla.
1.2.3 Buntáistí agus míbhuntáistí salainn litiam éagsúla
LiBF4: tá feidhmíocht teocht íseal níos fearr, ach tá sé costasach agus níos lú intuaslagtha;
LiPF6: Tá an fheidhmíocht chuimsitheach níos fearr, agus is é an míbhuntáiste is ionsú uisce éasca agus hidrealú;
LiBOB: is fearr feidhmíocht teocht ard, go háirithe cosc a chur le damáiste isteach an tuaslagóra leis an leictreoid dhiúltach, ach tá an tuaslagthacht ró-íseal;
LiFSI: ní hamháin atá neamhdhíobhálach don chomhshaol, ach freisin tá cobhsaíocht theirmeach maith, íogaireacht le taise, agus seoltacht leictreach;
LiPF2: Feabhsaíonn feidhmíocht rothaíochta teocht ard agus feidhmíocht stórála, feidhmíocht aschur teocht íseal, agus cosaint overcharge agus feidhmiú cumas cothromaithe cadhnraí litiam;
LiTFSI: dea-chobhsaíocht leictriceimiceach, seoltacht ard ianach, cobhsaíocht theirmeach maith, agus deacair a hidrealú;
LiTDI: Tá uimhir imirce ian litiam an-ard aige, ag laghdú méid salann litiam agus costas ceallraí a laghdú.
1.3.1 Breiseáin
Tá go leor cineálacha breiseán ann, agus tá ceanglais dhifriúla ag monaróirí éagsúla ceallraí ian litiam maidir le húsáid agus feidhmíocht na ceallraí, agus tá fócas na breiseán roghnaithe éagsúil freisin. Go ginearálta, tá na héifeachtaí seo a leanas ag na breiseáin a úsáidtear go príomha:
(1) Scannán ina bhreiseán
Breiseáin scannán neamhorgánacha: is féidir le móilíní beaga, mar shampla SO2, CO2, agus CO foirmiú scannán iompair a chur chun cinn, agus is féidir leis an halide a chur leis, ar nós LiI nó LiBr, an scannán pasivation a fheabhsú freisin.
Breiseáin orgánacha a bhaineann le scannán: is féidir le comhdhúile orgánacha fluairínithe, clóirínithe agus bróiteacha, mar shampla anisole nó a díorthaigh halaiginithe, feidhmíocht timthriall na ceallraí a fheabhsú agus caillteanas acmhainne neamh-inchúlghairthe na ceallraí a laghdú. Ina measc seo, tá breiseán scannán an-mhaith le carbónáit vinilene (VC).
(2) laghdú ar uisce agus ar bhreiseáin aigéid HF sa leictreachas
Is féidir leis an cumaisc carbodiimíde hidrealú LiPF6 a chosc le haigéad. Ina theannta sin, úsáidtear ocsaídí miotail ar nós Al2O1, MgO, BaO, Li2CO1, CaCO1 agus a leithéidí chun HF a bhaint.
(3) Cosc a chur ar overcharge and overdischarge additives
Úsáidtear comhdhúile amhail amáin agus imíní orgánacha, déipéinilí agus carbazoles mar bhreiseáin chun ró-chosc agus ró-urscaoileadh a chosc.
(4) Breiseáin athshlánaithe lasair
Úsáidtear comhdhúile organophosphorus, mar shampla tetrapropoxysilane (TPOS), tetramethoxysilane (TMOS), comhdhúile orgánfluorín agus fosfáití alcaile halaiginithe mar bhreiseáin athshlánúcháin lasair i gcomhdhúile ardphointe ardfhiuchphointe ard-fiuchphointe.
(5) Feabhsaithe feidhmíochta teocht íseal a fheabhsú
Tá N, N-dimethyltrifluoroacetamide, boride orgánacha, carbónáit ina bhfuil fluairín agus slaodacht íseal eile, ardphointí tairbheach chun feabhas a chur ar fheidhmíocht íseal teochta na ceallraí.
(6) Breiseáin ilfheidhmeacha
Tar éis 12-choróin-4 a chur leis an tuaslagóir ríomhaire, rinneadh an scannán SEI ag an gcomhéadan leictreoid a uasmhéadú chun an chéad chaillteanas in-aisghabhála a d'fhéadfadh a bheith ag baint leis an leictreoid a laghdú. Ní chuireann le tuaslagóirí orgánacha fluairínithe agus fosfáití halaiginithe, mar shampla BTE agus TTFP leis an electrolyte, ní hamháin go gcuireann sé le scannán den scoth SEI, ach go bhfuil athshlánúchán áirithe lasmuigh den electrolyte acu chomh maith.