Влияние растворителей и солей лития на смачивание электродов литий-ионных аккумуляторов

Электролит литиевой соли является основой проводимости ионов лития. Подходящая литиевая соль должна иметь хорошую термическую стабильность и не легко разлагаться, высокую ионную проводимость, хорошую химическую и электрохимическую стабильность и низкую стоимость; Хотя существует множество типов солей лития, количество тех, которые подходят для литий-ионных аккумуляторов, очень ограничено. В настоящее время в качестве солей лития, обычно используемых в лабораториях и промышленном производстве, обычно выбирают соли лития с большим анионным радиусом и стабильным окислением и восстановлением, среди них гексафторфосфат лития (ЛиПФ

) в настоящее время является наиболее часто используемой литиевой солью в литий-ионных батареях. В этом эксперименте сочетаются различные растворители для определения соотношения электролитов с фиксированной концентрацией соли лития и готовятся электролиты с четырьмя соотношениями, как показано в таблице 3. Основные компоненты основаны на ПК, ЭМС, ДМК и ДЭК с добавлением 1 М ЛиПФ.

 

Майкрософт ЯХей"В сочетании с этими четырьмя электролитами был проведен тест на смачиваемость по капиллярному принципу."Майкрософт ЯХей"Таблица 3. Состав четырехэлектролитных систем"Майкрософт ЯХей

Например, в Таблице 4 показаны результаты сравнения данных об объеме инфильтрации четырех электролитных систем на основе различных соотношений растворителей. На рис. 5 представлены сравнительные кривые капиллярной инфильтрации различных электролитов. Судя по наклону кривой, очевидны различия в условиях инфильтрации четырех электролитов; Из таблицы количества инфильтрации можно дополнительно уточнить тенденцию инфильтрации L01В сочетании с анализом компонентов электролита эта тенденция согласуется с тенденцией для чистого растворителя без добавления соли лития, но по сравнению с чистым растворителем смачиваемость электролита снижается после добавления соли лития. Сравнивая ДМК с L03 с добавленным к нему 1М литиевой солью, ДМК завершил всю начальную инфильтрацию жидкости примерно за 20 секунд, тогда как L03 завершил только 34,8% начального объема жидкости за 50 секунд (объем инфильтрации за 50 секунд/начальная высота уровня жидкости). ); этот результат главным образом учитывает, что добавление соли лития к растворителю увеличивает вязкость жидкости, а изменение вязкости непосредственно приводит к уменьшению смачиваемости электролита.

Таблица 4. Различия в смачиваемости разных электролитов

Майкрософт ЯХей

 

Майкрософт ЯХей

Майкрософт ЯХей

Майкрософт ЯХей

Майкрософт ЯХей

Майкрософт ЯХей

Майкрософт ЯХей

Майкрософт ЯХей

 

[3] Составлено Чжэн Хунхэ и др. Электролиты литий-ионных аккумуляторов. Пекин: Издательство химической промышленности, 2007.01.

[4] Вейданц В.Дж., Райзенвебер Х., Готшалк А. и др. Визуализация процесса заполнения электролитом и влияние вакуума во время заполнения призматических литий-ионных элементов в твердом корпусе с помощью нейтронной визуализации для оптимизации производственного процесса[J]. Журнал источников питания , 2018, 380(15 марта):126-134.DOI:10.1016/j.jpowsour.2018.01.081.

Майкрософт ЯХей

 

Смачивание Тест Результаты

Литий-ион батарея растворители в целом использовать органический растворители с высокий диэлектрик постоянный и маленький вязкость. выше тот диэлектрик постоянный, тот Полегче это является для литий соли к растворяться и отделять; тот ниже тот вязкость, тот Быстрее тот ионы двигаться. Однако, растворители с высокий диэлектрик константы обычно иметь высокий вязкость, и растворители с низкий вязкость иметь низкий диэлектрик константы. Поэтому, в практичный Приложения, несколько растворители являются обычно смешанный к получать тот оптимальный электролит система. В сравнении с тот изучать из смешанный системы, тот производительность оценка из a одинокий система является тот основа для систематический исследовать и разработка из электролиты. В этот эксперимент, четыре растворители с другой характеристики (для пример, Стол 1 шоу тот физический свойство индикаторы из тот четыре растворители) были первый выбрано к руководить капиллярный проникновение характеристика в тот полюс кусок уровень к оценивать тот проникновение различия из другой растворители под этот метод.

Стол 1. Физический характеристики из различный растворители

Комбинированный с тот EWS1100 ряд электролит проникновение оборудование, a 10μl капиллярный трубка был использовал к оценивать тот различия между другой растворители на тот такой же полюс кусок, и тот данные были нормализованный. Для пример, Стол 2 шоу тот сравнение Результаты из тот проникновение количество данные из другой растворители, и Фигура 4 шоу тот проникновение сравнение кривые из другой растворители. От тот склон из тот изгиб, это может быть четко видимый что там являются очевидный различия в тот проникновение между другой растворители. среди их, ДМК завершенный все тот проникновение из тот отобранный жидкость в о 20 секунды; судить от тот Результаты из тот проникновение количество в 10 секунды и 20 секунды, оба показал тот проникновение тенденция из ПК＜Декабрь＜ЭМС＜ДМК. Этот тенденция является противоположный к тот результат из растворитель вязкость. поэтому, вязкость является a ключ индикатор в тот разработка и использовать из коммерческий электролит решения, в добавление, a подходящий температура обычно потребности к быть предоставил в течение тот клетка инъекция этап. Этот является также потому что соответственно увеличение тот температура может уменьшать тот вязкость из тот электролит, тем самым ускоряющийся тот инъекция и проникновение процесс.

Стол 2. Различия в смачиваемость из другой растворители

 

Фигура 4. капиллярный смачивание кривые из четыре другой растворители

 

электролит литий соль является тот основа для тот проводимость из литий ионы. A подходящий литий соль должен иметь хороший термический стабильность и нет легкий к разлагать, высокий ион проводимость, хороший химический и электрохимический стабильность, и низкий расходы; Хотя там являются много типы из литий соли, те подходящий для литий-ион батарейки являются очень ограниченное. В настоящее время, литий соли обычно использовал в лаборатории и промышленный производство в целом выбирать литий соли с больше анион радиус и стабильный окисление и снижение, среди их, литий гексафторфосфат (ЛиПФ₆) является в настоящее время тот большинство использовал литий соль в литий-ион батарейки. Этот эксперимент сочетает в себе другой растворители к нести вне электролит соотношения с a зафиксированный литий соль концентрация, и готовит электролиты с четыре соотношения как показано в Стол 3. основной компоненты являются основанный на на ПК, ЭМС, ДМК и Декабрь с тот добавление из 1M ЛиПФ₆ , комбинированный с эти четыре электролиты, тот смачиваемость тест под тот капиллярный принцип был выполненный.

 

Стол 3. Ингредиенты из четыре электролит системы

Для пример, Стол 4 шоу тот сравнение Результаты из тот проникновение количество данные из четыре электролит системы основанный на на другой растворитель соотношения. Фигура 5 шоу тот сравнение кривые из капиллярный проникновение из другой электролиты. От тот изгиб склон, там являются очевидный различия в тот проникновение условия из тот четыре электролиты; От тот проникновение количество стол, тот проникновение тенденция L01&лт;L04&лт;L02&лт;L03 может быть дальше уточненный. Комбинированный с тот анализ из тот электролит компоненты, этот тенденция является последовательный с тот тенденция из чистый растворитель без добавление литий соль, но в сравнении с тот чистый растворитель, тот смачиваемость из тот электролит является уменьшенный после добавление литий соль. Сравнивая ДМК с L03 с 1M литий соль добавлен к это, ДМК завершенный все тот исходный жидкость проникновение в о 20 секунды, пока L03 только завершенный 34.8% из тот исходный жидкость объем в 50 секунды (проникновение объем в 50 секунды/исходный жидкость уровень высота) ); этот результат в основном считает что тот добавление из литий соль к тот растворитель увеличивается тот вязкость из тот жидкость, и тот изменять в вязкость напрямую ведет к тот снижаться в тот смачиваемость из тот электролит.

 

Стол 4. Различия в смачиваемость из другой электролиты

 Фигура 5. капиллярный смачивание кривые из четыре другой электролиты

 

Заключение

электролит использовал в литий-ион батарейки является a литий соль с a подходящий концентрация растворился в а органический апротонный смешанный решение. A общий электролит является в целом a система составленный из a смешанный карбонат растворитель в a литий соль концентрация из 1M. выбор из литий соль, растворитель и тот качество из тот электролит система определять тот цикл эффективность, действующий Напряжение, действующий температура, и услуга жизнь из тот батарея, и играть a решающий роль в тот общий производительность из тот батарея. вязкость из тот электролит является тот ключ к тот смачиваемость. Этот статья оценивает тот разница в смачиваемость из растворители с другой вязкость и решения после добавление литий соли, и уточняет тот влияние из вязкость на смачиваемость. В течение тот разработка процесс из тот действительный электролит формула, его проникновение оценка в тот полюс уровень может быть использовал как а важный ссылка индикатор.

 

Ссылка Литература

[1] Шэн Y. Расследование из электролит смачивание в литий-ион батарейки: Последствия из электрод пора структуры и решение[J]. Диссертации &усилитель; Тезисы – Градворкс, 2015.

[2] Яо N, Ю L, Фу Z H, и др. аль. Зондирование тот источник из вязкость из жидкость электролиты для литий батарейки[J]. Ангеванте Химия Международный Версия, 2023: e202305331.

[3] Скомпилировано к Чжэн Хунхэ и др. аль. Литий-ион батарея электролиты. Пекин: Химическая Промышленность Нажимать, 2007.01

[4] Вейданц W J , Райзенвебер H , Готшальк A ,и др. аль.Визуализация из электролит наполнение процесс и влияние из вакуум в течение наполнение для жесткий случай призматический литий-ион клетки к нейтрон визуализация к оптимизировать тот производство процесс[J].Журнал из Власть Источники, 2018, 380(март.15):126-134.DOI:10.1016/j.jpowsour.2018.01.081.

[5] Ву M S , Ляо T L , Ван Y Y ,и др. аль. Оценка из тот Смачиваемость из пористый Электроды для Литий-Ион Батареи[J]. Журнал из Применяемый Электрохимия, 2004, 34(8):797-805. DOI:10. 1023/B:ЯХ.0000035599.56679.15.

Майкрософт ЯХей