लिथियम- आयन ब्याट्री इलेक्ट्रोलाइटको अर्थ?

◆जलीय इलेक्ट्रोलाइट्स के हो?

◆ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स को परिचय

इलेक्ट्रोलाइट, को एक अपरिहार्य घटकलिथियम-आयन ब्याट्रीहरू, ब्याट्रीको चार्ज-डिस्चार्ज चक्रमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ।

यो लिथियम आयनहरूको कुशल यातायात र वर्तमानको प्रवाहको लागि मात्र जिम्मेवार छैन, तर सकारात्मक र नकारात्मक इलेक्ट्रोडहरू बीच प्रत्यक्ष इलेक्ट्रोन प्रवाहलाई प्रभावकारी रूपमा रोक्नको लागि इलेक्ट्रोनिक इन्सुलेशन गुणहरू पनि छन्। लाक्षणिक रूपमा भन्नुपर्दा, इलेक्ट्रोलाइट लिथियम-आयन ब्याट्री भित्रको "रगत" जस्तै हो, जसले सकारात्मक र नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीहरू बीचको जडान सुनिश्चित गर्दछ, जसले गर्दा सम्पूर्ण चार्ज-डिस्चार्ज प्रक्रियाको सहज प्रगतिको ग्यारेन्टी गर्दछ।

लिथियम - आयन ब्याट्रीको लागि एक आदर्श इलेक्ट्रोलाइटले निम्न पाँच आवश्यकताहरू पूरा गर्नुपर्छ:

ब्याट्री ऊर्जा घनत्व र शक्ति घनत्वको लागि बढ्दो मागको साथमा, ब्याट्री प्रविधि द्रुत रूपमा विकास भइरहेको छ, र इलेक्ट्रोड सामग्रीले ठूलो प्रगति गरेको छ। यसको विपरित, इलेक्ट्रोलाइट प्रणालीको विकास पछाडि परेको छ। हाल, लिथियम-आयन ब्याट्री इलेक्ट्रोलाइटको विकासलाई व्यापक रूपमा तीन प्रकारमा वर्गीकृत गर्न सकिन्छ: गैर-जलीय विलायक इलेक्ट्रोलाइट्स, जलीय इलेक्ट्रोलाइट्स, र ठोस-स्टेट इलेक्ट्रोलाइटहरू।

गैर-जलीय विलायक इलेक्ट्रोलाइट

 

गैर-लिथियम आयन ब्याट्रीहरूमा जलीय विलायक इलेक्ट्रोलाइटहरू-ले इलेक्ट्रोलाइट प्रणालीलाई बुझाउँछ जसमा पानी समावेश हुँदैन, मुख्यतया विलायकहरू, घुलनशीलहरू (सामान्यतया लिथियम लवण), र additives बाट बनेको हुन्छ। यी गैर-जलीय विलायकहरू पानीको इलेक्ट्रोलिसिस वा इलेक्ट्रोड सामग्रीहरूसँग प्रतिकूल प्रतिक्रियाहरूबाट बच्न जलीय विलायकहरूको सट्टा, सामान्यतया जैविक विलायकहरू हुन्। लिथियम लवणहरू लिथियम-आयन ढुवानीका लागि प्राथमिक वाहकहरू हुन्, सॉल्भेन्टहरूले लिथियम लवणहरूको विघटन, फैलावट, र समर्थनको रूपमा काम गर्दछ, र एडिटिभहरूले मुख्य रूपमा लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन वा सुरक्षा सुधार गर्न कार्य गर्दछ।

लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूमा प्रयोग हुने व्यावसायिक रूपमा उपलब्ध इलेक्ट्रोलाइटहरू (अर्थात्, तरल इलेक्ट्रोलाइटहरू) मुख्य रूपमा दुई वा बढी जैविक विलायकहरूमा घुलनशील एक वा बढी लिथियम लवणहरूबाट बनेका हुन्छन्; एकल विलायकबाट बनेको इलेक्ट्रोलाइटहरू धेरै दुर्लभ छन्। धेरै सॉल्भेन्टहरू प्रयोग गर्नुको कारण यो हो कि वास्तविक-विश्व ब्याट्रीहरूमा फरक, विरोधाभासी, आवश्यकताहरू छन् जुन एकल विलायक प्रयोग गरेर पूरा गर्न गाह्रो हुन्छ। उदाहरणका लागि, इलेक्ट्रोलाइटहरूलाई उच्च तरलता चाहिन्छ जबकि उच्च डाइलेक्ट्रिक स्थिरता पनि हुन्छ। त्यसकारण, विभिन्न भौतिक रसायनिक गुणहरू भएका विलायकहरू प्राय: संयोजनमा प्रयोग गरिन्छ, विभिन्न विशेषताहरू एकै साथ प्रदर्शन गर्दछ। यसबाहेक, लिथियम लवणहरू सामान्यतया एकै साथ प्रयोग गरिँदैन किनभने लिथियम लवणहरूको चयन सीमित छ, र तिनीहरूका फाइदाहरू सजिलै देखिँदैनन्।

आदर्श जैविक विलायकहरूमा निम्न मुख्य गुणहरू हुनुपर्दछ: पहिले, तिनीहरूलाई लिथियम लवणको राम्रो विघटन सुनिश्चित गर्न उच्च डाइलेक्ट्रिक स्थिरता चाहिन्छ। दोस्रो, इलेक्ट्रोलाइटको सञ्चालन तापमान दायरा फराकिलो बनाउन तिनीहरूसँग कम पग्लने बिन्दु र उच्च उम्लने बिन्दु हुनुपर्छ; तेस्रो, कम चिपचिपापनले माध्यममा लिथियम आयनहरूको कुशल माइग्रेसनलाई बढावा दिन्छ; र अन्तमा, यी विलायकहरू सस्तो हुनुपर्छ र कम विषाक्तता हुनुपर्छ (आदर्श रूपमा गैर-विषाक्त)। कार्बोनेट यौगिकहरू, लिथियम-आयन ब्याट्री उद्योगमा सबैभन्दा प्रारम्भिक र सबैभन्दा व्यापक रूपमा प्रयोग हुने जैविक विलायकहरू मध्ये एकको रूपमा, ब्याट्री इलेक्ट्रोलाइटको क्षेत्रमा महत्त्वपूर्ण स्थान ओगटेको छ।

हाल, यस प्रकारको विलायकले मुख्यतया दुई संरचनात्मक रूपहरू समावेश गर्दछ: चक्रीय र चेन। तलको तालिकाले धेरै सामान्य रूपमा प्रयोग हुने गैर-जलीय विलायक, इलेक्ट्रोलाइट्स, र जैविक विलायकहरूको सान्दर्भिक भौतिक मापदण्डहरूको सारांश दिन्छ।

हाल, अल्काइल कार्बोनेट विलायकहरू इलेक्ट्रोलाइटहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। यी सॉल्भेन्टहरूसँग राम्रो अक्सीकरण प्रतिरोध हुन्छ र उच्च भोल्टेज अवस्थाहरूमा उत्कृष्ट स्थिरता प्रदर्शन गर्दछ। चक्रीय कार्बोनेटहरू, जस्तै इथिलीन कार्बोनेट र प्रोपाइलीन कार्बोनेट, तिनीहरूको उच्च डाइलेक्ट्रिक स्थिरताका लागि परिचित छन्, जसको अर्थ तिनीहरूले लिथियम लवणलाई अझ प्रभावकारी रूपमा विघटन गर्न सक्छन्। यद्यपि, बलियो अन्तरआण्विक बलहरूको कारण, यी सॉल्भेन्टहरूमा उच्च चिपचिपापन हुन्छ, जसले तिनीहरू भित्र लिथियम आयनको गतिलाई सुस्त बनाउँछ। यसको विपरित, चेन कार्बोनेटहरू, जस्तै डाइमिथाइल कार्बोनेट र डाइथाइल कार्बोनेट, कम चिपचिपापन हुँदा, पनि अपेक्षाकृत कम डाइलेक्ट्रिक स्थिरताहरू छन्, जसको परिणामस्वरूप लिथियम लवणहरूको लागि अपेक्षाकृत कमजोर विघटन दक्षता हुन्छ। त्यसकारण, उच्च आयनिक चालकताको साथ समाधान प्रणालीहरू तयार गर्न, विभिन्न प्रकारका सॉल्भेन्टहरू प्राय: मिश्रित हुन्छन्, जस्तै PC+DEC वा EC+DMC संयोजनहरू। लिथियम लवण, इलेक्ट्रोलाइटमा लिथियम आयनहरूको स्रोतको रूपमा, लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको चार्ज र डिस्चार्ज प्रक्रियाको क्रममा लिथियम-आयन आयन यातायातमा प्रमुख भूमिका खेल्छ। तिनीहरूको कार्यसम्पादनले ऊर्जा घनत्व, शक्ति घनत्व, अपरेटिङ भोल्टेज दायरा, चक्र जीवन, र सुरक्षा सहित लिथियम आयन ब्याट्रीका धेरै पक्षहरूलाई प्रत्यक्ष असर गर्छ। हाल, प्रयोगशाला अनुसन्धान र औद्योगिक अभ्यास मा, ठूलो anionic radii र उच्च redox स्थिरता संग लिथियम लवण सामान्यतया चयन गरिन्छ। तिनीहरूको रासायनिक संरचनाको आधारमा, लिथियम लवणहरूलाई व्यापक रूपमा दुई वर्गहरूमा वर्गीकृत गर्न सकिन्छ: अकार्बनिक लिथियम लवण र जैविक लिथियम लवण। LiPF6, LiClO4, LIBF, र LIASF सहित धेरै अकार्बनिक लिथियम लवणहरू विकसित गरिएका छन्। यसको विपरित, लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूमा सामान्यतया प्रयोग हुने अर्गानिक लिथियम लवणहरू यी अकार्बनिक लिथियम लवणहरूको आयोनहरूमा इलेक्ट्रोन थपेर बनाइन्छ-, जस्तै लिथियम डाइओक्सालोटो-बोरेट (LiBOB), लिथियम डिफ्लुरोओक्साला (ओडीओबीओबी), लिथियम डाइओक्सालेटो-बोरेट (LiBOB) difluorosulfonylimide (LiFSI), र लिथियम ditrifluoromethylsulfonylimide (LTFSI)। तलको तालिकाले लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूमा धेरै प्रयोग हुने लिथियम लवणहरूको सान्दर्भिक भौतिक रसायनिक गुणहरू देखाउँछ।

एडिटिभहरू कम सांद्रतामा इलेक्ट्रोलाइटमा थपिएका पदार्थहरू हुन् (सामान्यतया 10% भन्दा बढी मास) जसमा विशिष्ट कार्यहरू हुन्छन् र ब्याट्रीको इलेक्ट्रोकेमिकल विशेषताहरूलाई उल्लेखनीय रूपमा सुधार गर्न सक्छन्। तिनीहरूको कार्यहरूको आधारमा, यी additives लाई धेरै कोटिहरूमा वर्गीकृत गर्न सकिन्छ: फिल्म-बनाउने additives, ज्वाला retardants, र additives लाई ओभर चार्जिंग रोक्नको लागि। थप रूपमा, त्यहाँ चालकता बढाउन, कम-तापमान अवस्थाहरूमा कार्यसम्पादन अनुकूलन गर्न, वा इलेक्ट्रोलाइट समाधानमा ट्रेस मात्रा र HF सांद्रता नियन्त्रण गर्न प्रयोग गरिन्छ।