</img
Завдяки широкій популярності літій-іонних акумуляторів у різних сферах застосування, їхня продуктивність і безпека привертають все більше уваги. Електроліти є важливою частиною літій-іонних акумуляторів, які відіграють роль провідника іонів. Додавання відповідної кількості функціональних добавок до електроліту може не тільки оптимізувати продуктивність акумулятора, але і підвищити його безпеку і термін служби. Що стосується літій-іонного акумулятора, ви також можете перевірити Літієва батарея проти NiMH; свинцево-кислотний акумулятор проти літій-іонного; натрій-іонний акумулятор проти літій-іонного.
У статті в основному буде представлено поняття, види, пропорції, функції добавки до електролітів.
Основний склад електроліту літієвих батарей
Електроліт літій-іонного акумулятора зазвичай складається з органічних розчинників, солей електроліту і різних функціональних добавок. В якості органічних розчинників зазвичай використовують карбонати, такі як вінілкарбонат (EC), диметилкарбонат (DMC) тощо. Електроліт акумулятора солі зазвичай є гексафторфосфат літію (LiPF6).
Однак основні органічні розчинники та солі електролітів самі по собі не можуть задовольнити вимоги акумуляторів щодо високої щільність енергії літієвої батареївисокий термін служби батареї і високу безпеку, тому для поліпшення потрібно додавати різні функціональні добавки продуктивність акумулятора.
Базова концепція добавок до електролітів
Добавки до електроліту - це невелика кількість добавок, що додаються до електроліту для поліпшення його електрохімічних властивостей і підвищення якості катодного осадження. Добавки до електроліту - це деякі природні або синтетичні органічні або неорганічні сполуки, які, як правило, не беруть участі в електродній реакції електролітичного процесу, але можуть змінювати електрохімічні характеристики електролітної системи, впливати на умови розряду іонів, завдяки чому електролітичний процес відбувається в кращому стані.
Додаючи невелику дозу добавок в електроліт літій-іонного акумулятора, можна поліпшити деякі характеристики акумулятора, такі як оборотна ємність, сумісність електродів/електроліту, продуктивність циклу, c-rate літій-іонного акумулятора і Безпека літій-іонних акумуляторів що відіграє дуже важливу роль у роботі літієвої батареї. Кількість добавок до електроліту зазвичай невелика, але це незамінна частина електролітної системи.
Поширені типи та функції добавок до електроліту літієвих батарей
Плівкоутворююча добавка
Добавки: Етиленкарбонат (EC), пропіленкарбонат (PC), карбонат вінілфториду (FEC) тощо.
Основна функція: Під час першого процесу заряджання та розряджання літієвих акумуляторів плівкоутворювальна добавка може утворювати стабільну плівку твердого електролітного інтерфейсу (SEI) на поверхні негативного електрода. Плівка SEI може ефективно запобігти прямому контакту між електролітом і матеріалом негативного електрода, зменшити побічні реакції і підвищити стабільність циклу роботи акумулятора.
Вогнезахисна добавка
Добавки: триметилфосфат (ТМФ), етилгексафторофосфат (ЕГФ), пропілпентафторофосфат (ППФ) тощо.
Основні функції: Літій-іонні акумулятори схильні до теплового розряду при високій температурі або перезарядженні, що може призвести до пожежі або вибуху. Вогнезахисні добавки можуть зменшити схильність електроліту до горіння і підвищити термічну стабільність і безпеку акумулятора.
Високовольтні присадки
Добавкивінілсульфат (VEC), літій (LiTFSI), імід (трифторметилсульфоніл) тощо.
Основні функції: В умовах високої напруги електроліт легко розкладається, що впливає на термін служби акумулятора. Високовольтні присадки можуть підвищити стабільність електроліту, зменшити кількість продуктів розкладання, а також поліпшити високовольтні характеристики акумулятора і збільшити термін його служби.
Присадка для захисту від перезарядження
Добавкип-бензонітрил (ПТМН), п-диметилбензойна кислота (ДМТБ) тощо.
Основні функції: Коли акумулятор перезаряджений, ця добавка може швидко реагувати, утворюючи ізоляційну плівку, яка перешкоджає електронній провідності, запобігає подальшому перезарядженню акумулятора, відіграє роль захисту від перезарядження і підвищує безпеку акумулятора.
Струмопровідні добавки
Добавки: вінілкарбонат (EC), вінілфторкарбонат (FEC), фторсульфонат літію (LiFSI) тощо.
Основні функції: струмопровідні добавки можуть покращити іонну провідність електроліту, зменшити внутрішній опір акумулятора, а також покращити швидкісні характеристики та низькотемпературні характеристики акумулятора.
Інгібітор осадження літію
Добавки: етиленкарбонат (EC), вінілфторкарбонат (FEC), трифторацетат (TFAE) тощо.
Основні функції: У процесі швидкого заряджання і швидкого розряджання металевий літій легко осідає на поверхні негативного електрода, утворюючи літієві дендрити, що призводить до короткого замикання і загрожує безпеці. Інгібітор осадження літію може утворювати захисну плівку на поверхні негативного електрода, перешкоджати утворенню літієвих дендритів, а також підвищувати безпеку і термін служби акумулятора.
Синергетичний ефект добавок до електроліту літієвих батарей
У практичному застосуванні одна добавка часто не в змозі задовольнити численні вимоги до продуктивності акумулятора, тому зазвичай використовується синергетичний ефект декількох добавок.
Наприклад, вінілфторкарбонат (FEC) можна використовувати не тільки як плівкоутворювальну добавку, але і для поліпшення провідності і стабільності електроліту при високій напрузі. Поєднання вогнезахисних добавок і високовольтних добавок може поліпшити термічну стабільність батареї і забезпечити стабільну роботу акумулятора. високовольтна літієва батарея.
Частка електроліту в літієвій батареї
Частка VC (вініліденкарбонату), що додається в електроліт літій-іонного акумулятора, зазвичай визначається відповідно до типу та вимог до конструкції акумулятора. Пропорція додавання VC в електроліті літій-залізо-фосфатної батареї становить 3%-5%, що вище, ніж пропорція додавання 1%-2% в електроліті потрійної батареї. Це означає, що в літій-залізо-фосфатних батареях частка додавання VC зазвичай становить від 3% до 5%, а в потрійних батареях частка додавання VC становить від 1% до 2%.
Коефіцієнт додавання FEC (вінілфторкарбонату) зазвичай призначений для поліпшення низькотемпературних характеристик електроліту і підвищення стабільності циклу акумулятора. Кількість FEC, що додається в електроліт, зазвичай становить від 2% до 10%. Це співвідношення можна регулювати відповідно до конкретної конструкції і вимог до продуктивності батареї.
Майбутній розвиток добавок до електроліту літієвих батарей
Розробка добавок до електролітів літієвих батарей в галузі акумуляторних технологій завжди була активним напрямком досліджень. З постійним підвищенням вимог до експлуатаційних характеристик акумуляторів, майбутні добавки до електролітів можуть розвиватися в наступних напрямках:
Висока температурна стабільність: Зі стрімким розвитком електромобілів та відновлюваної енергетики зростає потреба у стабільності літієвих батарей у високотемпературних середовищах. Майбутні добавки до електроліту можуть бути спрямовані на покращення термічної стабільності електроліту та інгібування реакції розкладання і випаровування електроліту, що подовжить термін служби акумулятора.
Безпека та довговічність: Безпека літій-іонних акумуляторів завжди була важливою проблемою. Майбутні добавки до електролітів можуть бути спрямовані на підвищення безпеки акумуляторів. Наприклад, шляхом додавання добавок, здатних поглинати і застигати рідини, щоб зменшити ризик витоку або короткого замикання в акумуляторах. Крім того, довговічність також є ключовим фактором, і майбутні добавки можуть продовжити термін служби батареї та ємність акумулятора коефіцієнт утримання.
Низькотемпературні характеристики: В екстремально холодних умовах продуктивність літієвих батарей зазвичай обмежена. Майбутні добавки до електролітів можуть бути спрямовані на підвищення вихідної потужності батареї та продуктивності циклу при низьких температурах, щоб задовольнити потреби електромобілів та портативних електронних пристроїв в екстремально холодних регіонах.
Екологічність: З огляду на прагнення до сталого розвитку, майбутні електролітні добавки можуть стати більш екологічно чистими варіантами. Це включає використання відновлюваних матеріалів, зменшення або усунення залежності від токсичних речовин та покращення характеристик розкладання добавок для зменшення їхнього впливу на навколишнє середовище.
Універсальність: Майбутні електролітні добавки можуть мати різноманітні функції для задоволення потреб різних застосувань. Наприклад, присадки з функцією самовідновлення можуть усунути незначні пошкодження батареї і продовжити термін її служби; присадки з функцією самоконтролю можуть контролювати і регулювати якість електроліту в акумуляторі.
Висновок
+86 - 18925002618
