تكوين المنحل بالكهرباء

1.1 مذيب عضوي

المذيب العضوي هو الجزء الرئيسي من المنحل بالكهرباء ، ويرتبط أداء المنحل بالكهرباء بشكل وثيق بأداء المذيب. زيت المذيبات المستخدم عادة في إلكتروليتات الليثيوم أيون مثل كربونات الإيثيلين (EC) ، كربونات ثنائي إيثيل (DEC) ، كربونات الميثيل (DMC) ، كربونات إيثيل الميثيل (EMC) ، إلخ ، وعمومًا غير مناسب لكربونات البروبيلين (PC)) ، الإيثيلين غليكول ثنائي ميثيل الأثير (DME) وما شابه يستخدم أساسا للبطاريات الليثيوم الأولية. يتم استخدام الكمبيوتر في البطاريات الثانوية ، والتوافق مع أنود الجرافيت من بطاريات الليثيوم أيون ضعيف للغاية. أثناء الشحن والتفريغ ، يتحلل الكمبيوتر على سطح الأنودات الجرافيتية ، ويقشر الزملاء طبقة الجرافيت ، مما يؤدي إلى انخفاض أداء دورة البطارية. ومع ذلك ، يمكن إنشاء فيلم SEI مستقر في EC أو EC + DMC مركب بالكهرباء. يعتبر عموما أن المذيب المختلط من EC و كربونات السلسلة هو إلكتروليت ممتاز من بطارية ليثيوم أيون ، مثل EC + DMC ، EC + DEC ، وما شابه ذلك. نفس ملح الليثيوم المنحل بالكهرباء ، مثل LiPF6 أو LiC104 ، نظام PC + DME يعرض دائما أسوأ أداء الشحن والتفريغ (نسبة إلى EC + DEC ، EC + DMC) للمواد Mesophase الكربون microsphere C-MVMB. ولكن ليس على الإطلاق ، عندما يتم استخدام الكمبيوتر في المواد المضافة ذات الصلة لبطاريات ليثيوم أيون ، فمن المفيد تحسين أداء درجات الحرارة المنخفضة للبطارية.

يجب التحكم بدقة في المذيب العضوي قبل الاستخدام. على سبيل المثال ، يجب أن تكون النقاء 99.9٪ أو أكثر ، ويجب أن يكون محتوى الرطوبة 10 * 10 ± 6 أو أقل. هناك علاقة وثيقة بين نقاء المذيب والجهد المستقر. تبلغ إمكانات الأكسدة للمذيب العضوي بمعيار النقاء حوالي 5 فولت. تتسم قدرة أكسدة المذيب العضوي بأهمية كبيرة لدراسة الشحن الزائد وسلامة البطارية. التحكم الصارم في رطوبة المذيبات العضوية له تأثير حاسم على تحضير الكهارل المؤهلة. يمكن للمياه أقل من 10 * L0؟ -6 تقليل تحلل LiPF6 ، وإبطاء تحلل فيلم SEI ، ومنع ارتفاع الغاز. يمكن تحقيق محتوى الرطوبة بواسطة امتزاز المنخل الجزيئي ، التقطير الجوي أو الفراغي ، وإدخال غاز خامل.

1.2 ملح الليثيوم المنحل بالكهرباء

LiPF6 هو ملح الليثيوم المنحل بالكهرباء الأكثر استخدامًا وهو الاتجاه المستقبلي لتطوير ملح الليثيوم. بقدر الإمكان ، يتم استخدام LiCIO4 ، LiAsF6 ، الخ كما الشوارد في المختبر. ومع ذلك ، نظرًا لأن أداء درجة الحرارة المرتفعة للبطارية باستخدام LiC104 ليس جيدًا ، و LiC104 نفسها يمكن أن تنفجر بسهولة بسبب التأثير ، فهي أيضًا مادة مؤكسدة قوية ، وهي ليست آمنة للاستخدام في البطاريات. غير مناسب للاستخدام الصناعي على نطاق واسع لبطاريات الليثيوم أيون ،

LiPF6 مستقر على القطب السالب ، لديه قدرة تصريف كبيرة ، موصلية عالية ، مقاومة داخلية صغيرة ، سرعة شحن وتفريغ سريع ، ولكنه حساس للغاية للرطوبة وحمض HF ، سهل التفاعل ، ويمكن تشغيله فقط في جو جاف ( مثل القفازات ذات الرطوبة البيئية التي تقل عن 20 × 10). في المربع) ، وليس مقاومة لدرجة الحرارة المرتفعة ، يحدث تفاعل التحلل عند 80 درجة مئوية - 100 درجة مئوية ، ويتم تشكيل pentafluoride الفوسفور وفلوريد الليثيوم ، الذي يصعب تنقيةه. لذلك ، عند إعداد المنحل بالكهرباء ، يجب التحكم في التحلل الذاتي والحرارة المذيبة الناتجة عن انحلال LiPF6. انفصال. إن النسبة المئوية لـ LiPF المنتجة في الصين عادة ما تكون قياسية ، ولكن محتوى حمض HF مرتفع للغاية بحيث لا يمكن استخدامه مباشرة لإعداد المنحل بالكهرباء ويحتاج إلى تنقية.

1.3 الإضافات

هناك أنواع كثيرة من المواد المضافة ، ومختلف شركات تصنيع بطاريات أيونات الليثيوم لها متطلبات مختلفة على استخدام البطارية وأداءها ، كما أن تركيز المواد المضافة المختارة يختلف أيضًا. بشكل عام ، يتم استخدام الإضافات المستخدمة بشكل رئيسي بثلاث طرق:

(1) إضافة anisole إلى المنحل بالكهرباء لتحسين أداء فيلم SEI

إن إضافة الأنيسول إلى إلكتروليت الليثيوم أيون يمكن أن يحسن أداء دورة البطارية ويقلل من فقد القدرة الذي لا رجعة فيه للبطارية. يتفاعل anisole مع المنتج المطلوب من المذيب لتشكيل LiOCH ، مما يسهل تشكيل فيلم SEI مستقر للغاية ومستقر على سطح القطب ، وبالتالي تحسين أداء دورة البطارية. يمكن أن تقوم منصة التفريغ الخاصة بالبطارية بقياس الطاقة التي يمكن للبطارية إطلاقها فوق 3.6V ، وتعكس إلى حد ما خصائص التفريغ الحالية الكبيرة للبطارية. من الناحية العملية ، وجدنا أن إضافة الأنيسول إلى المنحل بالكهرباء يمكن أن يوسع من منصة التفريغ للبطارية ويزيد من سعة تفريغ البطارية.

(2) إضافة أكسيد معدني للحد من المياه النزرة وحامض HF في المنحل بالكهرباء

كما ذكرنا من قبل ، فإن بطاريات أيونات الليثيوم شديدة الصرامة مع متطلبات الماء والحمض في المنحل بالكهرباء. يمكن لمركب carbodiimide hydrolyze LiPF6 إلى حامض. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام بعض أكاسيد المعادن مثل Al2O3 ، MgO ، BaO ، Li2CO3 ، CaCO3 ، إلخ لمسح HF. ومع ذلك ، فإن معدل إزالة الحمض بطيء جدا بالنسبة للتحلل المائي لليبف 6 ، ومن الصعب ترشيحها. يبلغ إجمالي محتوى Li و P و F في بطارية الليثيوم المنحل بالكهرباء 96.3٪ ، ومجموع عناصر الشوائب الرئيسية الأخرى مثل Fe و K و Na و CI و A1 هو 0.055٪.

(3) منع الشحن الزائد و overdischarging

التقليدية لمكافحة overcharged من خلال دائرة الحماية الداخلية للبطارية ، فمن المرجوة الآن لإضافة إضافات إلى المنحل بالكهرباء ، مثل حلقة إيميدازوليم الصوديوم ، وثنائي الفينيل ، والكربازول ومركبات أخرى ، هذه المركبات في مرحلة البحث.