¿Cuáles son las clasificaciones de los electrolitos de las baterías de litio?

El papel del electrolito en las baterías de iones de litio es como la importancia de la sangre para el cuerpo humano. Es el medio para que los iones de litio se muevan hacia adelante y hacia atrás entre los electrodos positivo y negativo. Sin él, no habrá flujo de electrones. No existe tal batería, por lo que su importancia es evidente, y el análisis de las propiedades de los electrolitos se explica en el artículo original.

El electrolito actúa como una transferencia de carga entre los electrodos positivo y negativo y debe ser eléctricamente conductor de iones y eléctricamente aislado. Tiene un impacto 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: solvente y sal de litio.

A. Electrolito líquido

La elección del disolvente se basa principalmente en las propiedades de los tres aspectos, a saber, la constante dieléctrica, la viscosidad y la naturaleza donante de electrones del disolvente. En general, la alta constante dieléctrica facilita la disociación de la sal de litio, mientras que la fuerte capacidad donadora de electrones facilitará la disolución de la sal electrolítica. La propiedad donadora de electrones del disolvente es la capacidad de privación de electrones inherente a la molécula de disolvente, y su capacidad determina la capacidad de solvatación del catión electrolito. La baja viscosidad aumenta la movilidad de los iones y ayuda a aumentar la conductividad.

En la actualidad, se utiliza habitualmente un disolvente mixto binario o multicomponente en el que se mezclan dos o más disolventes. Los disolventes orgánicos habituales son éteres, alquilcarbonatos, lactonas, cetales y similares.

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

Buena estabilidad (compatibilidad) con materiales positivos y negativos, es decir, durante el almacenamiento, la velocidad de reacción electroquímica entre el electrolito y el material activo es pequeña, de modo que se minimiza la pérdida de capacidad de autodescarga de la batería; la conductividad específica es mayor. La caída de presión óhmica de la solución es pequeña; el rendimiento de seguridad es alto, no tóxico y 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. Electrolito sólido

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 que físicos, químicos y materialistas atención.

El electrolito sólido de polímero es un material de electrolito sólido formado complejando un polímero que contiene un grupo polar solvatable con una sal. Además de las propiedades de los sistemas de conductividad comunes, como los semiconductores y las soluciones iónicas, también tiene una plasticidad que no es posible con los electrolitos sólidos inorgánicos. Esta propiedad hace que los electrolitos sólidos poliméricos tengan tres ventajas en su aplicación:

Película de cualquier forma y grosor, por lo tanto, aunque la conductividad a temperatura ambiente del electrolito de polímero no es alta, es 2-3 órdenes de magnitud más baja que la inorgánica, y la resistencia interna de la batería se reduce en gran medida debido al procesamiento en una película muy fina, de modo que la conductividad se pueda compensar aumentando la relación área / espesor baja; 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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