लिथियम आयन बैटरी इलेक्ट्रोलाइट प्रकार

लिथियम आयन बैटरी इलेक्ट्रोलाइट प्रकार

1.1 तरल इलेक्ट्रोलाइट

लिथियम आयन बैटरी के प्रदर्शन पर इलेक्ट्रोलाइट की पसंद का बहुत प्रभाव पड़ता है। इसमें अच्छी रासायनिक स्थिरता होनी चाहिए, विशेष रूप से उच्च क्षमता और उच्च तापमान वातावरण में, और इसमें उच्च आयनिक चालकता (> 10-3) होती है। एस / सेमी), और एनोड और कैथोड सामग्री में जड़ होना चाहिए, उन पर आक्रमण नहीं कर सकते। चूंकि लिथियम आयन बैटरी में एक उच्च चार्ज और डिस्चार्ज क्षमता होती है और एनोड सामग्री रासायनिक रूप से सक्रिय लिथियम के साथ एम्बेडेड होती है, इलेक्ट्रोलाइट को कार्बनिक यौगिक का उपयोग करना चाहिए और इसमें पानी नहीं हो सकता है। हालांकि, कार्बनिक पदार्थों की आयनिक चालकता अच्छी नहीं है, इसलिए आयनिक चालकता को बढ़ाने के लिए कार्बनिक विलायक में एक घुलनशील प्रवाहकीय नमक जोड़ा जाता है। वर्तमान में, लिथियम आयन बैटरी का उपयोग मुख्य रूप से इलेक्ट्रोलाइट्स के रूप में किया जाता है। सॉल्वैंट्स ईसी, पीसी, डीएमसी, डीईसी जैसे निर्जल कार्बनिक पदार्थ हैं, और उनमें से अधिकांश मिश्रित सॉल्वैंट्स जैसे ईसी / डीएमसी और पीसी / डीएमसी का उपयोग करते हैं। प्रवाहकीय लवण LiClO; 4, LiPF6, LiBF6, LiAsF6, आदि हैं, और उनकी चालकता एक बार LiAsF6>? LiPF6>? LiClO? 4> LiBF6 है। LiClO4 अपनी उच्च ऑक्सीकरण संपत्ति के कारण विस्फोट और अन्य सुरक्षा समस्याओं के लिए असुरक्षित है। यह आम तौर पर प्रायोगिक अनुसंधान तक सीमित है। LiAsF6 में उच्च आयन चालकता है और शुद्ध करने के लिए आसान है और इसमें अच्छी स्थिरता है, लेकिन इसमें जहरीला As शामिल है, जो उपयोग में सीमित है; LiBF6 रसायन और थर्मल स्थिरता अच्छा नहीं है और चालकता अधिक नहीं है। यद्यपि LiPF6 अपघटन प्रतिक्रिया से गुजरना होगा, इसकी उच्च आयनिक चालकता है, इसलिए लिथियम आयन बैटरी मूल रूप से LiPF6 का उपयोग कर रहे हैं। वर्तमान में, वाणिज्यिक लिथियम आयन बैटरी में उपयोग किए जाने वाले अधिकांश इलेक्ट्रोलाइट्स LiPF6 के EC / DMC का उपयोग करते हैं, जिसमें उच्च आयनिक चालकता और अच्छा विद्युत रासायनिक स्थिरता है।

2.2 ठोस इलेक्ट्रोलाइट

धातु लिथियम का उपयोग सीधे एनोड सामग्री के रूप में एक उच्च प्रतिवर्ती क्षमता है, और इसकी सैद्धांतिक क्षमता 3862 एमएएच · जी -1 के रूप में अधिक है, जो ग्रेफाइट सामग्री के दस गुना से अधिक है, और कीमत भी कम है, जो लिथियम आयन बैटरी की एक नई पीढ़ी का इष्टतम आकर्षण माना जाता है। एनोड सामग्री डेंड्राइट लिथियम का उत्पादन करेगी। आयनों के चालन के रूप में एक ठोस इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग हमेशा वृक्ष के समान लिथियम विकसित कर सकता है, जिससे एनोड सामग्री के रूप में धातु लिथियम का उपयोग करना संभव हो जाता है। इसके अलावा, एक ठोस इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग बहुत अधिक इलेक्ट्रोलाइट रिसाव के नुकसान से बचा जाता है, और बैटरी को एक उच्च ऊर्जा घनत्व और एक छोटी मात्रा के साथ एक पतली (केवल 0.1 मिमी मोटी) उच्च ऊर्जा बैटरी में बनाया जा सकता है। विनाशकारी प्रयोगों से पता चलता है कि ठोस-राज्य लिथियम आयन बैटरी में उच्च सुरक्षा प्रदर्शन होता है। परिसमापन, हीटिंग (200 डिग्री सेल्सियस), शॉर्ट सर्किट और ओवरचार्ज (600%) और अन्य विनाशकारी प्रयोगों के बाद, तरल इलेक्ट्रोलाइट लिथियम-आयन बैटरी लीक और फट जाएगी। यौन समस्याएं, जबकि ठोस-राज्य बैटरी में आंतरिक तापमान में मामूली वृद्धि (<20 °="" c)="" को="" छोड़कर="" कोई="" अन्य="" सुरक्षा="" समस्याएं="" नहीं=""> ठोस बहुलक इलेक्ट्रोलाइट्स में अच्छा लचीलापन, मोल्डबिलिटी, स्थिरता और कम लागत है। यह एक सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड स्पेसर फिल्म के रूप में और आयन परिवहन के लिए एक इलेक्ट्रोलाइट के रूप में उपयोग किया जा सकता है।

ठोस बहुलक इलेक्ट्रोलाइट्स को आमतौर पर एक सूखे ठोस बहुलक इलेक्ट्रोलाइट (एसपीई) और एक जेल बहुलक इलेक्ट्रोलाइट (जीपीई) में वर्गीकृत किया जाता है। एसपीई ठोस बहुलक इलेक्ट्रोलाइट्स मुख्य रूप से पॉलीइथाइलीन ऑक्साइड (पीईओ) पर आधारित होते हैं, जिनमें कम आयनिक चालकता का नुकसान होता है और केवल 100-40 डिग्री सेल्सियस पर 10-40 सेमी तक पहुंच सकता है। एसपीई में, आयन चालन मुख्य रूप से अनाकार क्षेत्र में होता है, और परिवहन बहुलक श्रृंखला के आंदोलन द्वारा स्थानांतरित किया जाता है। अपनी आणविक श्रृंखला की उच्च नियमितता के कारण PEO आसानी से क्रिस्टलीकृत होता है, और क्रिस्टलीकरण आयनिक चालकता को कम करता है। इसलिए, एक तरफ आयनिक चालकता को बढ़ाने के लिए, एक तरफ आयनिक चालकता को कम करना संभव है। इसलिए, बहुलक की घुलनशीलता को कम करके, एक ओर आयनिक चालकता में सुधार करना है। ग्राफ्टिंग, ब्लॉक, क्रॉस-लिंकिंग, कॉपोलीमराइजेशन और जैसे बहुलक की भुखमरी क्रिस्टल गुणों को नष्ट करने के लिए उपयोग किया जाता है, और इसके बाद आयनिक चालकता उल्लेखनीय रूप से बेहतर हो सकती है। इसके अलावा, एक अकार्बनिक मिश्रित नमक का जोड़ भी आयनिक चालकता बढ़ा सकता है। एक उच्च ढांकता हुआ निरंतर कम आणविक भार तरल कार्बनिक विलायक जैसे ठोस बहुलक इलेक्ट्रोलाइट को जोड़ने से प्रवाहकीय नमक की घुलनशीलता में काफी सुधार हो सकता है। इलेक्ट्रोलाइट का गठन एक जीपीई जेल बहुलक इलेक्ट्रोलाइट है, जिसमें कमरे के तापमान में सुधार होता है। आयोनिक चालकता, लेकिन उपयोग के दौरान परिसमापन विफल हो जाएगा। जेल पॉलिमर लिथियम आयन बैटरी का व्यवसायीकरण हो गया है।