Clasificación de electrolitos de baterías de litio.

El papel de los electrolitos en las baterías de iones de litio es como la importancia de la sangre para el cuerpo humano. Es el medio a través del cual los iones de litio en las baterías de iones de litio pueden moverse entre los polos positivo y negativo. Sin él, no habrá flujo de electrones y no habrá tales baterías. La existencia de, por tanto, su importancia es evidente por sí misma. El análisis de las propiedades de los fluidos electrolíticos se explicó en el artículo anterior.

El fluido electrolítico juega un papel de carga entre los polos positivo y negativo y debe conducir la electricidad a los iones y aislar los electrones. Tiene una influencia muy importante en el rendimiento del ciclo de la batería, el rango de temperatura de funcionamiento y la durabilidad de la batería. Para las baterías de iones de litio, la composición del electrolito involucra al menos dos aspectos: solventes y sales de litio.

A. Electrolitos líquidos

La elección del solvente se basa principalmente en los requisitos de propiedad de tres aspectos, a saber, constante dieléctrica, viscosidad y propiedades donadoras electrónicas del solvente. En general, la alta constante dieléctrica favorece la disociación de las sales de litio, mientras que la fuerte capacidad donadora de electrones favorece la disolución de las sales líquidas electrolíticas. La propiedad donadora de electrones del llamado disolvente es la capacidad inherente de pérdida de electrones de la molécula de disolvente, y su capacidad determina el grado de capacidad disolvente de los iones líquidos electrolíticos. La baja viscosidad puede aumentar la fluidez de los iones y ayudar a aumentar la conductividad.

En la actualidad, se suelen mezclar dos o más disolventes en disolventes mixtos binarios y multivariados. Los disolventes orgánicos comunes incluyen éter, alquilcarbonato, lactona, cetal y similares.

Las sales de litio se utilizan principalmente para proporcionar vehículos eficaces. La selección de sales de litio generalmente sigue los siguientes principios:

Buena estabilidad (compatibilidad) con materiales polares positivos y negativos, es decir, durante el período de almacenamiento, la reacción electroquímica entre el electrolito y la sustancia activa es pequeña, por lo que se minimiza la pérdida de capacidad de autodescarga de la batería; Por encima de la conductividad, la caída de presión óhmica de la solución es pequeña; Alta seguridad, no tóxico, no contaminante.

Las sales de litio más utilizadas son las siguientes: hexafluoroarsenato de litio (LiPF6), LIAsF6 liberará arseniuro tóxico durante la carga y descarga, y el precio es relativamente caro. El hexafluorofosfato de litio (LiPF6), que se ha utilizado ampliamente en baterías comerciales, tiene una alta conductividad eléctrica y una buena compatibilidad con los materiales de carbono. La desventaja es que el precio es relativamente caro, la estabilidad en estado sólido es pobre y es muy sensible al agua. El trifluorometanosulfonato de litio LiCF3SO2 tiene buena estabilidad, pero su conductividad es solo la mitad de la del electrolito líquido basado en LiPF6. El tetrafluoroborato de litio (LiBF4) y el perclorato de litio (LiCl04) son sales ampliamente utilizadas. Sin embargo, la imida de litio a base de perclorato de litio y litio, típicamente bisfluorosulfonimida de litio (LiN (CF3SO2) 2, tiene una conductividad comparable a la de un electrolito LiPF6 muy seco y una estabilidad superior a la del FLiCF3SO2.

B. Electrolitos sólidos

Electrolito sólido, también conocido como "conductor superiónico" o "conductor de iones rápidos". Se refiere a una clase de materiales sólidos conductores iónicos cuya conductividad iónica se aproxima (o en algunos casos supera) a la fusión y la solución de electrolitos. Es una especie de extraño material sólido entre sólido y líquido. Es un estado anormal de la materia. Algunos átomos (iones) tienen una movilidad cercana al líquido, mientras que otros átomos mantienen su estructura espacial (disposición). Esta propiedad de dos fases líquido-sólido, así como sus amplias perspectivas de aplicación en diversos campos como la energía (incluida la producción, el almacenamiento y el ahorro de energía), la metalurgia, la protección del medio ambiente y los dispositivos electroquímicos, ha provocado a físicos y químicos. Y la amplia atención del materialista.

El electrolito sólido de polímero es un material de electrolito sólido formado por la combinación de polímero y sal que contiene grupos polares solubles. Además de mostrar las propiedades de los sistemas conductores comunes, como los semiconductores y las soluciones iónicas, también tiene una plasticidad que no está disponible en los electrolitos sólidos inorgánicos. Esta característica hace que los electrolitos sólidos poliméricos muestren tres ventajas principales en su aplicación:

Película de cualquier forma y grosor. Por lo tanto, aunque la conductividad a temperatura ambiente del electrolito polimérico no es alta, es 2-3 órdenes de magnitud menor que la inorgánica, y la resistencia interna de la batería se reduce en gran medida debido al procesamiento en una película muy delgada, de modo que la conductividad se puede compensar aumentando la relación área / espesor. Bajo; hermeticidad: contacto completo con el electrodo, de modo que aumenta la corriente de carga y descarga; debe ser - en el proceso de carga y descarga puede soportar bien los cambios de presión, para adaptarse a los cambios en el volumen del electrodo. El electrolito sólido de polímero tiene una perspectiva más amplia para su aplicación en términos de peso ligero, resistencia a la presión, resistencia a los golpes, resistencia a la fatiga, no toxicidad, no corrosión y estabilidad electroquímica cuando se combina con electrodos. En la actualidad, los científicos nacionales y extranjeros están trabajando arduamente para que sea aplicable al almacenamiento de energía, componentes electroquímicos, sensores y otros aspectos de la investigación, y se han convertido en el competidor más poderoso en el desarrollo de baterías de litio de alta energía.

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