リチウムイオン電池電解質製剤導入

リチウムイオン電池電解質は、有機溶媒と電解質リチウム塩からなる非水液体電解質である。もちろん、固体電解質があります。彼らは何でできているのですか?見てみましょう。

1. 液体リチウムイオン電池電解質

電解質の選択は、リチウムイオン電池の性能に大きな影響を与えます。化学的に安定でなければならず、特に高い電位および高い温度環境で分解することは容易ではなく、より高いイオン伝導性(>10-3s)/cmを有し、アノードおよび陰極材料に不活性でなければならず、それらを腐食させることができない。

導電性塩には、LiCIO4、LiPF6、LiBF6、LiA SF6およびLiOSO2CF3が含まれ、その電気伝導性はLiAsF6>LiPF6>LiPF6>LiCIO6>LiBF6>LiOSO2CF3の順です。LiClO4は、一般的に実験研究に限定されている高い酸化性による爆発などの安全上の問題を起こしやすい。LiAsF6はイオン伝導性が高く、精製が容易で安定性は良いが、有毒なAsが含まれており、その使用は制限されている。

LiBF6は化学的および熱安定性が悪く、電気伝導率が低い。LiO SO2CF3は電気伝導性が悪く、電極に腐食性の影響を与えるため、ほとんど使用されません。LiPF6は分解反応を起用しますが、イオン伝導性が高いため、現在のリチウムイオン電池は基本的にLiPF6を使用します。現在、市販のリチウムイオン電池に使用される電解質のほとんどは、イオン伝導性が高く、電気化学的安定性が優れているLiPF6 EC2DMCを使用しています。

2. 固体電解質

アノード材料としての金属リチウムの直接使用は可逆性の高い容量を有し、その理論能力は3862mAh-g-1と高く、グラファイト材料の10倍以上であり、価格は低い。これは、リチウムイオン電池の最も魅力的な新世代とみなされています。このアノード材料は、樹状リチウムを生成するが、固体電解質をイオン伝導として使用すると、樹状リチウムの成長を阻害し、金属リチウムをアノード材料として使用することが可能になります。また、固体電解質を使用することで、液体電解質漏出の欠点を回避でき、電池は薄く(厚さはわずか0.1mm)、エネルギー密度が高く、体積の小さい高エネルギー電池にできます。

固体高分子電解質は、優れた柔軟性、膜形成特性、安定性、および低コストの特性を有する。正極と負極間のセパレータとして、またイオンを移動するための電解質として使用できます。

固体高分子電解質は、一般に、乾燥固体高分子電解質(SPE)とゲル高分子電解質(GPE)に分けることができます。SPE固体高分子電解質は、主にポリエチレンオキシド(PEO)に基づいています。その欠点は、イオン伝導率が低く、100°Cで10〜40cmにしか到達できないということです。

固体高分子電解質に高誘電率と低分子量の有機溶媒を固体高分子電解質に添加すると、導電性塩の溶解度を大きく向上させることができる。形成される電解質は、室温で高温を有するGPEゲル高分子電解質である。イオン伝導性は、使用の過程で、漏れ出して無効になります。ゲルポリマーリチウムイオン電池が製品化されている。

3. ゲル電解質

ゲル高分子電解質の主成分は、液体有機電解質と基本的に同じであり、液体有機電解質がゲルポリマーマトリックス上に吸着されることを除く。したがって、上記条件に加えて、電極活物質間の接着性も良好な接着性を有するはずであり、全ての溶媒はポリマーマトリックスに固定され、無添加の有機溶媒がなく、漏れがなく、良好な曲げ性能と高い機械的強度を確保する。

リチウムイオン電池電解質は、満たす必要があります:

リチウムイオンは伝導性が高く、3×10-3〜2×10-2S/cmの広い温度範囲です。

Bは広い電気化学的窓を有し、すなわち、分解反応なしに広い電圧範囲(リチウムイオン電池の場合、4.5Vで安定でなければならない)、すなわち、良好な酸化安定性を有する。

Cは化学的に安定、すなわち、基本的には正極、負極、集電体、セパレータ、接着剤などの電池系の電極材料と反応しない。

Dは広い温度範囲で液体であることが保証され、一般に温度範囲が-40〜700Cであることを望む

Eはイオンに対して良好なソーバレーション特性を有する。

Fは無毒で蒸気圧が低く、安全に使用できます。

Gは電極の可逆反応を可能な限り促進することができ、電極との良好な相溶性を有する。

Hは準備が容易で、コストが低い。