इलेक्ट्रोलाइट रचना

1.1 कार्बनिक विलायक

कार्बनिक विलायक इलेक्ट्रोलाइट का मुख्य भाग है, और इलेक्ट्रोलाइट का प्रदर्शन विलायक के प्रदर्शन से निकटता से संबंधित है। आमतौर पर लिथियम आयन बैटरी इलेक्ट्रोलाइट्स जैसे एथिलीन कार्बोनेट (ईसी), डायथाइल कार्बोनेट (डीईसी), डाइमिथाइल कार्बोनेट (डीएमसी), एथिल मिथाइल कार्बोनेट (ईएमसी), आदि में इस्तेमाल होने वाले सॉल्वेंट ऑयल, आमतौर पर प्रोपलीन कार्बोनेट (पीसी)) के लिए उपयुक्त होते हैं। इथाइलीन ग्लाइकॉल डिमिथाइल ईथर (डीएमई) और मुख्य रूप से लिथियम प्राथमिक बैटरी के लिए उपयोग किया जाता है। पीसी का उपयोग माध्यमिक बैटरी में किया जाता है, और लिथियम आयन बैटरी के ग्रेफाइट एनोड के साथ संगतता बहुत खराब है। चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के दौरान, पीसी ग्रेफाइट एनोड की सतह पर विघटित हो जाता है, और सहकर्मी ग्रेफाइट परत को छील देते हैं, जिससे बैटरी का चक्र प्रदर्शन कम हो जाता है। हालांकि, ईसी या ईसी + डीएमसी कम्पोजिट इलेक्ट्रोलाइट में एक स्थिर एसईआई फिल्म स्थापित की जा सकती है। यह आम तौर पर माना जाता है कि ईसी और एक श्रृंखला कार्बोनेट का एक मिश्रित विलायक एक लिथियम आयन बैटरी का एक उत्कृष्ट इलेक्ट्रोलाइट है, जैसे कि ईसी + डीएमसी, ईसी + डीईसी, और जैसे। एक ही इलेक्ट्रोलाइट लिथियम नमक, जैसे कि LiPF6 या LiC104, PC + DME सिस्टम हमेशा मेसोपेज़ कार्बन माइक्रोसेफरे C-MVMB सामग्री के लिए सबसे खराब चार्ज और डिस्चार्ज प्रदर्शन (EC + DEC, EC + DMC सिस्टम के सापेक्ष) प्रदर्शित करता है। लेकिन बिल्कुल नहीं, जब लिथियम-आयन बैटरी के लिए संबंधित एडिटिव्स में पीसी का उपयोग किया जाता है, तो बैटरी के कम तापमान के प्रदर्शन में सुधार करना फायदेमंद होता है।

कार्बनिक विलायक का उपयोग करने से पहले कड़ाई से नियंत्रित किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, शुद्धता 99.9% या उससे अधिक होना आवश्यक है, और नमी की मात्रा 10 * 10 less 6 या उससे कम होनी चाहिए। विलायक की शुद्धता और स्थिर वोल्टेज के बीच घनिष्ठ संबंध है। शुद्धता मानक के साथ कार्बनिक विलायक की ऑक्सीकरण क्षमता लगभग 5V है। बैटरी के ओवरचार्ज और सुरक्षा का अध्ययन करने के लिए कार्बनिक विलायक की ऑक्सीकरण क्षमता का बहुत महत्व है। कार्बनिक सॉल्वैंट्स की नमी का सख्त नियंत्रण योग्य इलेक्ट्रोलाइट्स की तैयारी पर निर्णायक प्रभाव डालता है। 10 * l0? -6 से नीचे का पानी LiPF6 के अपघटन को कम कर सकता है, SEI फिल्म के अपघटन को धीमा कर सकता है, और गैस की वृद्धि को रोक सकता है। नमी की सामग्री आणविक चलनी सोखना, वायुमंडलीय या वैक्यूम आसवन, और एक अक्रिय गैस की शुरूआत द्वारा प्राप्त की जा सकती है।

1.2 इलेक्ट्रोलाइट लिथियम नमक

LiPF6 सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला इलेक्ट्रोलाइट लिथियम नमक है और लिथियम नमक के विकास की भविष्य की दिशा है। जहाँ तक संभव हो, LiCIO4, LiAsF6, आदि का उपयोग प्रयोगशाला में इलेक्ट्रोलाइट्स के रूप में भी किया जाता है। हालांकि, क्योंकि LiC104 का उपयोग करके बैटरी का उच्च तापमान प्रदर्शन अच्छा नहीं है, और LiC104 स्वयं प्रभाव से आसानी से विस्फोट हो जाता है, यह एक मजबूत ऑक्सीडेंट भी है, जो बैटरी में उपयोग के लिए सुरक्षित नहीं है। लिथियम-आयन बैटरी के औद्योगिक बड़े पैमाने पर उपयोग के लिए उपयुक्त नहीं है,

LiPF6 नकारात्मक इलेक्ट्रोड के लिए स्थिर है, इसमें बड़ी डिस्चार्ज क्षमता, उच्च चालकता, छोटे आंतरिक प्रतिरोध, तेज चार्ज और डिस्चार्ज की गति है, लेकिन नमी और एचएफ एसिड के लिए बेहद संवेदनशील है, प्रतिक्रिया करने में आसान है, और केवल एक शुष्क वातावरण में संचालित किया जा सकता है ( जैसे 20x10 से कम की पर्यावरणीय नमी वाले दस्ताने)। बॉक्स में), और उच्च तापमान के लिए प्रतिरोधी नहीं, अपघटन प्रतिक्रिया 80 डिग्री सेल्सियस -100 डिग्री सेल्सियस पर होती है, और फास्फोरस पेंटाफ्लुओराइड और लिथियम फ्लोराइड का गठन होता है, जिसे शुद्ध करना मुश्किल होता है। इसलिए, इलेक्ट्रोलाइट को तैयार करते समय, LiPF6 के विघटन के कारण होने वाले स्व-अपघटन और विलायक गर्मी को नियंत्रित किया जाना चाहिए। विभाजन। चीन में उत्पादित LiPF का प्रतिशत आम तौर पर मानक तक होता है, लेकिन इलेक्ट्रोलाइट तैयार करने के लिए सीधे उपयोग किए जाने वाले HF एसिड की मात्रा बहुत अधिक होती है और इसे शुद्ध करने की आवश्यकता होती है।

1.3 योजक

कई प्रकार के एडिटिव्स हैं, और विभिन्न लिथियम आयन बैटरी निर्माताओं की बैटरी के उपयोग और प्रदर्शन पर अलग-अलग आवश्यकताएं हैं, और चयनित एडिटिव्स का ध्यान भी अलग है। सामान्य तौर पर, उपयोग किए जाने वाले एडिटिव्स मुख्य रूप से तीन तरीकों से उपयोग किए जाते हैं:

(1) एसईआई फिल्म के प्रदर्शन में सुधार करने के लिए इलेक्ट्रोलाइट के लिए आइज़ोल जोड़ना

लिथियम आयन बैटरी इलेक्ट्रोलाइट के लिए ऐसोल के अलावा बैटरी के चक्र प्रदर्शन में सुधार कर सकता है और बैटरी की अपरिवर्तनीय क्षमता हानि को कम कर सकता है। आइज़ोल विलायक के वांछित उत्पाद के साथ प्रतिक्रिया करता है जिससे LiOCH बनता है, जो इलेक्ट्रोड की सतह पर एक अत्यधिक स्थिर और स्थिर SEI फिल्म के निर्माण की सुविधा प्रदान करता है, जिससे बैटरी के चक्र प्रदर्शन में सुधार होता है। बैटरी का डिस्चार्ज प्लेटफ़ॉर्म ऊर्जा को माप सकता है जिसे बैटरी 3.6V से ऊपर छोड़ सकती है, और कुछ हद तक बैटरी के बड़े वर्तमान निर्वहन विशेषताओं को दर्शाती है। व्यवहार में, हमने पाया है कि इलेक्ट्रोलाइट के लिए ऐसोले के अलावा बैटरी के निर्वहन मंच का विस्तार कर सकता है और बैटरी की निर्वहन क्षमता को बढ़ा सकता है।

(2) इलेक्ट्रोलाइट में ट्रेस पानी और एचएफ एसिड को कम करने के लिए धातु ऑक्साइड जोड़ना

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, लिथियम आयन बैटरी इलेक्ट्रोलाइट में पानी और एसिड आवश्यकताओं के साथ बहुत सख्त हैं। कार्बोडाईमाइड यौगिक एक एसिड में LiPF6 को हाइड्रोलाइज कर सकता है। इसके अलावा, कुछ धातु ऑक्साइड जैसे कि Al2O3, MgO, BaO, Li2CO3, CaCO3, आदि का उपयोग HF को परिमार्जन करने के लिए किया जाता है। हालांकि, एसिड हटाने की दर LiPF6 के हाइड्रोलिसिस के सापेक्ष बहुत धीमी है, और इसे फ़िल्टर करना मुश्किल है। लिथियम बैटरी इलेक्ट्रोलाइट में ली, पी और एफ की कुल सामग्री 96.3% है, और अन्य प्रमुख अशुद्धता तत्वों जैसे कि Fe, K, Na, CI और A1 का योग 0.055% है।

(3) ओवरचार्जिंग और ओवरडिस्कार्जिंग को रोकें

बैटरी के आंतरिक सुरक्षा सर्किट के माध्यम से पारंपरिक एंटी-ओवरचार्ज किया जाता है, अब इलेक्ट्रोलाइट में एडिटिव्स को जोड़ने के लिए वांछित है, जैसे कि सोडियम इमिडाज़ोलियम रिंग, बाइफेनिल्स, कार्बज़ोल और अन्य यौगिक, ऐसे यौगिक अनुसंधान चरण में हैं।