Í fyrsta lagi litíum jón rafhlaða raflausn
Rafrolyt er eitt af fjórum lykilatriðum fyrir litíum-rafhlöður. Blóð af litíum-rafhlöðum er ábyrgur fyrir háspennu og orkuorku litíum-rafhlöður. Raflausnin samanstendur aðallega af lífrænu leysi með miklum hreinleika, raflausn litíumsalti og hráefni af nauðsynlegum aukefni og er framleitt samkvæmt ákveðnu hlutfalli við ákveðnar aðstæður.
1,1 lífrænt leysi
Lífræna leysirinn er venjulega blandaður við hár díselstöðug leysi í leysi með lágt seigju. Algengt notuð litíumsölt með salta eru kalíumperklórat, kalíumhexaflórófosfat, kalíumtetrafluoroborat osfrv. Í ljósi kostnaðar, öryggis og þess háttar, kalíumhexaflórófosfat. Þetta er aðal raflausnin notuð í litíum-rafhlöðum.
Algengt er að nota lífrænar leysiefni í raflausnum litíumjónar rafhlöður eru etýlenkarbónat (EC) díetýlkarbónat (DEC), dímetýlkarbónat (DMC), etýlmetýlkarbónat (EMC), própýlenkarbónat (PC), akrýlsýra B. ester (EA), metýl akrýlati (MA) og þess háttar. Lífræn leysi verður að vera strangt stjórnað fyrir notkun. Hreinleiki leysisins er nátengd stöðug spenna. Raki lífrænna leysisins gegnir lykilhlutverki við að móta hæft blóðsalta. Lækkun vatnsins undir 10-6 getur dregið úr niðurbroti litíumhexaflórófosfats, hægja á niðurbroti SEI filmunnar og koma í veg fyrir að gas hækki. Rakainnihaldið er hægt að ná með því að sameinda sigti frásog, andrúmsloft eða tómarúm eimingu, og innleiðing óvirkrar lofttegundir. Til þess að fá lausn með hár jónandi leiðni þannig að litíumjónir hreyfast hratt þar, er leysirinn yfirleitt blandað efni eins og etýlenkarbónat (EC) + dímetýlkarbónat (DMC), etýlenkarbónat (EC) + díetýlkarbónat. Ester (DEC).
1,2 raflausn litíumsalt
Raflausn litíumsaltið reiknar fyrir stærsta kostnað við raflausnina, sem nemur um 40% af raflausnarkostnaði. LiPF6 er algengasta rafhlaða litíumsaltið, sem er stöðugt við neikvæða rafskautið, hefur mikla rafleiðni, mikið útskriftargetu, lítið innra mótstöðu og fljótleg hleðsla og útskriftarhraði. Hins vegar er það viðkvæm fyrir raka og HF, og viðbrögð þess skulu fara fram í þurru andrúmslofti (eins og hanski). Það er ekki ónæmt fyrir háum hita og sundrunarsvörun á sér stað við 80 ° C til 100 ° C til að mynda fosfórpentafluoríð og litíumflúoríð. . Í ljósi kostnaðar, öryggis og annarra þátta hefur litíum hexafluorófosfat kosti af framúrskarandi jónandi leiðni, betri oxunarstöðugleika og lítil umhverfismengun. Það er nú valinn litíum jón rafhlaða raflausn og er einnig notað í litíum litíum rafhlöðum. Helstu raflausnin. Að auki hefur LiBF4, LiPF6, LiBOB, LiFSI, LiPF2, LiTDI og önnur röð litíumsaltarlausnarkerfa með mikla öryggi og góða hringrásarmöguleika vakið athygli.
1.2.1 Lithium hexafluorophosphate
Á þessari stundu eru tengdar rannsóknir á undirbúningsferli LiPF6 aðallega skipt í tvo flokka: HF leysiefni og jónaskiptaaðferð. HF? Leysiefnisaðferð er hefðbundin aðferð til að framleiða LiPF6 með því að leysa LiF í HF leysi og síðan kynna beint efni sem inniheldur fosfór eða flúor, og gufa upp eða kældu kristalið eftir hvarfið til að fá endanlega vöru. Aðferðin er aðal aðferð iðnaðar búnaðar og tilbúinn LiPF6 hefur mikla hreinleika og góða gæði og er hentugur fyrir hágæða litíum rafhlöðuframleiðslu eftirspurn. Hins vegar hefur undirbúningsferlið mikla eftirspurn eftir búnaði og rekstri og HF sem eftir er í LiPF6 hefur mikil áhrif á flutning rafhlöðunnar.
Annar helstu framleiðsluaðferðin fyrir LiPF6 er kastanámaskiptaaðferðin. Vísar til aðferð við jónaskiptingu hexaflórófosfats með litíum-innihaldandi efnasambandi í lífrænum leysi til að fá LiPF6. Helstu eiginleikar jónaskipta er sú að það er einfalt og auðvelt, en LiPF6 hreinleiki vandamálið takmarkar breitt forrit.
1.2.2 Nýtt litíumsalt
Núna hefur fjöldi litíumsalta rafskautskerfa með mikla öryggi og góða hringrásarmöguleika vakið athygli. Í samanburði við hefðbundna raflausn litíum salt LiPF6, þótt alhliða getu geti ekki keppt við LiPF6, hafa þau augljós kostur á mismunandi hliðum, svo sem LiBOB? hefur góða rafefnafræðilega stöðugleika og hitauppstreymi, getur hvarfast við tiltekna leysiefni til að mynda stöðugt? SEI? himna, sem hægt er að draga úr eftir endurteknar hringrásir orku. LiFSI er rafhlaða með litíum rafhlöðu með góðum árangri. Það hefur framúrskarandi leiðni og góða samhæfni við rafskautsefni. LiBF4 hefur betri efna- og hitastöðugleika en LiPF6, og öryggi hennar er meira merkilegt. Hins vegar reynist mikið af tilraunagögnum að það sé alltaf einhver óhjákvæmilegt ákvarðanir með því að nota eitt litíumsalt. Til dæmis er LiFSI auðvelt að valda álþurrkun. LiBF4 hefur tiltölulega lítið aníóradíus, sterk samskipti við litíumjón, og lítil leiðni. Það er óæðri í frammistöðu sem litíumjón rafhlöðu til notkunar sem raflausn litíumsalt eitt sér. Þess vegna eru litíumsölt með ólíkum mannvirki og mismunandi mannvirki samsett þannig að samsettur raflausn sýni framúrskarandi eiginleika sem ekki eru með einföldum raflausnum og þar með að bæta rafmagni í ýmsum þáttum.
1.2.3 Kostir og gallar ýmissa litíumsölta
LiBF4: Lágur hiti árangur er betri, en dýr og minna leysanlegt;
LiPF6: Alhliða árangur er betri og ókosturinn er auðvelt að frásog vatn og vatnsrof;
LiBOB: hár hiti árangur er betri, sérstaklega hamla skaða innsæi leysi í neikvæða rafskaut, en leysni er of lágt;
LiFSI: ekki aðeins umhverfisvæn en einnig hefur góða hitastöðugleika, næmi fyrir raka og rafleiðni;
LiPF2: Bætir mikla hitahraða árangur og geymsluþol, lágt hitastig framleiðsla og yfirhleðsla og jafnvægi flutnings á litíum rafhlöðum;
LiTFSI: góður rafefnafræðilegur stöðugleiki, hár jónandi leiðni, góð hitauppstreymi, og erfitt að vatnsroða;
LiTDI: Hefur mjög mikið litíumjónflutningsnúmer, sem dregur úr magn litíumsalts og dregur úr rafhlaðakostnaði.
1.3.1 Aukefni
Það eru margar tegundir aukefna og mismunandi framleiðendur litíumjónar rafhlöður hafa mismunandi kröfur um notkun og flutning rafhlöðunnar og áherslan á völdum aukefnum er einnig mismunandi. Almennt hafa aukefnin sem notuð eru aðallega eftirfarandi áhrif:
(1) Kvikmyndandi aukefni
Ólífræn myndunarformandi aukefni: Lítil sameindir eins og SO2, CO2 og CO geta stuðlað að myndun passivation kvikmynda og að bæta við halíð eins og LiI eða LiBr getur einnig bætt passivation kvikmyndina.
Lífræn myndunarformandi aukefni: flúoruð, klóruð og brómluð lífræn efnasambönd, svo sem anísól eða halógenafleiður þess, geta bætt rafhlaðan árangur rafhlöðunnar og dregið úr óafturkræfri tapi rafhlöðunnar. Meðal þeirra, vinylen karbónat (VC) er mjög gott kvikmynd myndandi aukefni.
(2) að draga úr snefilefnum og HF sýruaukefnum í raflausninni
Karbódíimíð efnasambandið getur komið í veg fyrir vatnsrof LiPF6 í sýru. Að auki eru nokkrir málmoxíð eins og Al2O1, MgO, BaO, Li2CO1, CaCOl og þess háttar notuð til að fjarlægja HF.
(3) Koma í veg fyrir ofþenslu og ofskömmtunartæki
Efnasambönd eins og lífræn amín og imín, bífenýl og karbazól eru notuð sem aukefni til að koma í veg fyrir ofhleðslu og ofskömmtun.
(4) Logavarnarefni
Lífræn fosfór efnasambönd eins og tetrapropoxysilan (TPOS), tetramethoxysilan (TMOS), lífræn flúorín efnasambönd og halógenkennd alkýl fosföt eru notuð sem logavarnandi aukefni í háum eldfimtum hápunktum, óbrennandi efnasamböndum.
(5) Bættu við aukefni með lágt hitastig
N, N-dímetýltriflúorasetamíð, lífrænt boríð, flúor-innihald karbónat og önnur lágt seigja, hár flasspunktur er gagnleg til að bæta rafhlöðuna með lágum hita.
(6) Multifunctional aukefni
Eftir að 12-kórónu-4 var bætt við PC leysinn var SEI kvikmyndin við rafskautsviðmótin bjartsýni til að draga úr fyrstu óafturkræfum getu tap rafskautsins. Viðbót flúoraðra lífrænna leysiefna og halógenfosfata, svo sem BTE og TTFP í raflausnin, stuðlar ekki aðeins að myndun framúrskarandi SEI kvikmyndar, heldur hefur einnig ákveðin eða jafnvel veruleg logavarnarefni við raflausnina.