የሊቲየም{0}አዮን ባትሪ ኤሌክትሮላይት ትርጉም?

◆የውሃ ኤሌክትሮላይቶች ምንድን ናቸው?

◆የ Solid Electrolytes መግቢያ

ኤሌክትሮላይት ፣ የማይፈለግ አካልሊቲየም{0}አዮን ባትሪዎች፣ በባትሪው ቻርጅ{0}በፍሳሽ ዑደቶች ውስጥ ወሳኝ ሚና ይጫወታል።

እሱ የሊቲየም አየኖች ቀልጣፋ መጓጓዣ እና የአሁኑን መምራት ብቻ ሳይሆን ፣ በአዎንታዊ እና በአሉታዊ ኤሌክትሮዶች መካከል ቀጥተኛ የኤሌክትሮኒክስ ፍሰትን በብቃት ለመከላከል የኤሌክትሮኒክስ መከላከያ ባህሪዎች አሉት። በምሳሌያዊ አነጋገር፣ ኤሌክትሮላይት በሊቲየም ውስጥ እንዳለ "ደም" ነው{1}አዮን ባትሪ፣ በአዎንታዊ እና በአሉታዊ ኤሌክትሮዶች ቁሳቁሶች መካከል ያለውን ግንኙነት ያረጋግጣል፣ በዚህም የሙሉ ክፍያ ሂደቱን ለስላሳ እድገት ያረጋግጣል{2}።

ለሊቲየም{0}አዮን ባትሪ ተስማሚ የሆነ ኤሌክትሮላይት የሚከተሉትን አምስት መስፈርቶች ማሟላት አለበት፡

ከጊዜ ወደ ጊዜ እየጨመረ በመጣው የባትሪ ሃይል ጥግግት እና የሃይል ጥግግት{0}የባትሪ ቴክኖሎጂ በፍጥነት እያደገ ነው፣ እና የኤሌክትሮዶች ቁሶች ከፍተኛ እድገት አድርገዋል። በአንጻሩ የኤሌክትሮላይት ሥርዓቶች እድገት ወደኋላ ቀርቷል። በአሁኑ ጊዜ፣ የሊቲየም{3}}አዮን ባትሪ ኤሌክትሮላይቶች እድገት በሰፊው በሶስት ዓይነቶች ሊከፋፈሉ ይችላሉ፡- የውሃ ያልሆኑ ኤሌክትሮላይቶች፣ የውሃ ኤሌክትሮላይቶች እና ጠንካራ{5}ስቴት ኤሌክትሮላይቶች።

የውሃ ፈሳሽ ያልሆነ ኤሌክትሮላይት{0}

 

በሊቲየም ውስጥ ያሉ የውሃ ሟሟት ኤሌክትሮላይቶች{0}ያልሆኑ{1}አዮን ባትሪዎች ውሃ የሌላቸው የኤሌክትሮላይት ስርዓቶችን ያመለክታሉ፣ በዋናነት ከሟሟት፣ ሶሉተስ (በተለምዶ ሊቲየም ጨው) እና ተጨማሪዎች። እነዚህ{3}የውሃ ያልሆኑ ፈሳሾች በተለምዶ ኦርጋኒክ መሟሟት ናቸው፣ ከውሃ ፈሳሽ ይልቅ፣ የውሃ ኤሌክትሮላይዜሽን ወይም ከኤሌክትሮድ ቁሶች ጋር አሉታዊ ግብረመልሶችን ለማስወገድ። የሊቲየም ጨው የሊቲየም አዮን ማጓጓዣ ቀዳሚ ተሸካሚዎች ናቸው፣ ፈሳሾች እንደ መሟሟት፣ መበታተን እና የሊቲየም ጨዎችን ድጋፍ ሆነው ያገለግላሉ፣ እና ተጨማሪዎች በዋናነት የሚሰሩት የሊቲየም አዮን ባትሪዎችን ኤሌክትሮኬሚካላዊ አፈጻጸም ወይም ደህንነት ለማሻሻል ነው።

በሊቲየም ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውሉ ለገበያ የሚገኙ ኤሌክትሮላይቶች (ማለትም፣ ፈሳሽ ኤሌክትሮላይቶች){2}አዮን ባትሪዎች በዋናነት አንድ ወይም ከዚያ በላይ የሆኑ የሊቲየም ጨዎችን በሁለት ወይም ከዚያ በላይ በሆኑ ኦርጋኒክ መሟሟቶች ያቀፈ ነው። ከአንድ ፈሳሽ የተውጣጡ ኤሌክትሮላይቶች በጣም ጥቂት ናቸው. ብዙ ፈሳሾችን ለመጠቀም ምክንያቱ እውነተኛ{4}የአለም ባትሪዎች ነጠላ ሟሟን በመጠቀም ለማሟላት የሚከብዱ የተለያዩ እና የሚቃረኑ መስፈርቶች ስላሏቸው ነው። ለምሳሌ, ኤሌክትሮላይቶች ከፍተኛ ፈሳሽነት ሊፈልጉ ይችላሉ, እንዲሁም ከፍተኛ የዲኤሌክትሪክ ቋሚነት አላቸው; ስለዚህ, የተለያዩ ፊዚኮኬሚካላዊ ባህሪያት ያላቸው መሟሟት ብዙውን ጊዜ በአንድ ላይ የተለያዩ ባህሪያትን በማሳየት በአንድ ጊዜ ጥቅም ላይ ይውላሉ. በተጨማሪም የሊቲየም ጨዎችን በአጠቃላይ በአንድ ጊዜ ጥቅም ላይ አይውሉም ምክንያቱም የሊቲየም ጨዎችን መምረጥ ውስን ነው, እና ጥቅሞቻቸው በቀላሉ የማይታዩ ናቸው.

ተስማሚ የኦርጋኒክ መሟሟት የሚከተሉትን ቁልፍ ባህሪያት መያዝ አለበት: በመጀመሪያ, የሊቲየም ጨዎችን ጥሩ መሟሟትን ለማረጋገጥ ከፍተኛ የዲኤሌክትሪክ ቋሚ ያስፈልጋቸዋል; ሁለተኛ, እነሱ ዝቅተኛ መቅለጥ ነጥብ እና ከፍተኛ መፍላት ነጥብ ሊኖራቸው ይገባል ኤሌክትሮ ያለውን የክወና የሙቀት ክልል ለማስፋት; ሦስተኛ, ዝቅተኛ viscosity መካከለኛ ውስጥ ሊቲየም ions መካከል ቀልጣፋ ፍልሰት ለማስተዋወቅ ይረዳል; እና በመጨረሻም፣ እነዚህ ፈሳሾች ርካሽ እና አነስተኛ መርዛማነት ያላቸው (በሀሳብ ደረጃ መርዛማ ያልሆኑ{{0}) መሆን አለባቸው። የካርቦኔት ውህዶች፣ በሊቲየም{2}አዮን ባትሪ ኢንዱስትሪ ውስጥ ካሉ በጣም ቀደምት እና በብዛት ጥቅም ላይ የዋሉ ኦርጋኒክ አሟሚዎች እንደ አንዱ፣ በባትሪ ኤሌክትሮላይቶች መስክ ውስጥ ወሳኝ ቦታን ይይዛሉ።

በአሁኑ ጊዜ የዚህ ዓይነቱ መሟሟት በዋናነት ሁለት መዋቅራዊ ቅርጾችን ያካትታል-ሳይክል እና ሰንሰለት. ከዚህ በታች ያለው ሰንጠረዥ ብዙ ጥቅም ላይ ያልዋሉ{1}የውሃ ፈሳሾችን፣ ኤሌክትሮላይቶችን እና ኦርጋኒክ መሟሟቶችን ተዛማጅነት ያላቸውን አካላዊ መለኪያዎችን ያጠቃልላል።

በአሁኑ ጊዜ አልኪል ካርቦኔት መሟሟት በኤሌክትሮላይቶች ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ ይውላል. እነዚህ ፈሳሾች ጥሩ የኦክሳይድ መከላከያ አላቸው እና በከፍተኛ የቮልቴጅ ሁኔታዎች ውስጥ ጥሩ መረጋጋት ያሳያሉ። እንደ ኤቲሊን ካርቦኔት እና ፕሮፔሊን ካርቦኔት ያሉ ሳይክሊክ ካርቦኔትስ በከፍተኛ ዲኤሌክትሪክ ቋሚዎች ይታወቃሉ ፣ ይህም ማለት የሊቲየም ጨዎችን የበለጠ ውጤታማ በሆነ መንገድ ሊሟሟ ይችላል ። ነገር ግን በጠንካራ ሞለኪውላር ሃይሎች ምክንያት, እነዚህ ፈሳሾች ከፍተኛ viscosity አላቸው, ይህም በውስጣቸው ያለውን የሊቲየም ions እንቅስቃሴን ይቀንሳል. በአንፃሩ እንደ ዲሜቲል ካርቦኔት እና ዲኢቲል ካርቦኔት ያሉ የሰንሰለት ካርቦኔትስ ዝቅተኛ viscosity ሲኖራቸው በአንፃራዊነት ዝቅተኛ ዳይኤሌክትሪክ ቋሚዎች ስላሏቸው ለሊቲየም ጨዎች በአንፃራዊነት ደካማ የመሟሟት ብቃት አላቸው። ስለዚህ, የላቀ የ ionic conductivity ያላቸው የመፍትሄ ስርዓቶችን ለማዘጋጀት, የተለያዩ አይነት ፈሳሾች ብዙውን ጊዜ ይደባለቃሉ, ለምሳሌ ፒሲ + ዲኢሲ ወይም EC + ዲኤምሲ ጥምረት. የሊቲየም ጨዎች፣ በኤሌክትሮላይት ውስጥ የሊቲየም አየኖች ምንጭ እንደመሆናቸው መጠን በሊቲየም አዮን ትራንስፖርት ውስጥ ትልቅ ሚና ይጫወታሉ። የእነሱ አፈጻጸም የኢነርጂ እፍጋትን፣ የሃይል እፍጋትን፣ የክወና የቮልቴጅ ክልልን፣ የዑደትን ህይወት እና ደህንነትን ጨምሮ ብዙ የሊቲየም{10}አዮን ባትሪዎችን በቀጥታ ይነካል። በአሁኑ ጊዜ በላብራቶሪ ምርምር እና በኢንዱስትሪ ልምምድ ውስጥ የሊቲየም ጨዎችን በትልቅ የአኒዮኒክ ራዲየስ እና ከፍተኛ የዳግም መረጋጋት መጠን ይመረጣሉ. በኬሚካላዊ ውህደታቸው መሰረት የሊቲየም ጨዎችን በስፋት በሁለት ምድቦች ይከፈላሉ፡- ኦርጋኒክ ያልሆነ የሊቲየም ጨው እና ኦርጋኒክ ሊቲየም ጨዎችን። LiPF6፣ LiClO4፣ LIBF እና LIASFን ጨምሮ በርካታ ኢንኦርጋኒክ ያልሆኑ የሊቲየም ጨዎችን ተሰርተዋል። በአንጻሩ፣ በሊቲየም ውስጥ በብዛት ጥቅም ላይ የዋሉ ኦርጋኒክ ሊቲየም ጨዎችን{17}}አዮን ባትሪዎች የሚዘጋጁት ኤሌክትሮን በመጨመር ነው{18}ቡድኖችን ወደ እነዚህ ኢንኦርጋኒክ ያልሆኑ ሊቲየም ጨዎች፣እንደ ሊቲየም ዲዮክላቶ{19}borate (LiBOB)፣ ሊቲየም ዲፍሉሮሮክላቶ{{20}ዲኤፍኤፍኦሊም ዳይፍሉይት (LiFSI) እና ሊቲየም ditrifluoromethylsulfonylimide (LTFSI)።ከታች ያለው ሠንጠረዥ በሊቲየም{22}አዮን ባትሪዎች ውስጥ ያሉ በርካታ በብዛት ጥቅም ላይ የሚውሉ የሊቲየም ጨዎችን ፊዚኮኬሚካላዊ ባህሪያት ያሳያል።

ተጨማሪዎች በዝቅተኛ ክምችት (አብዛኛውን ጊዜ ከ 10% ያልበለጠ በጅምላ) ውስጥ ወደ ኤሌክትሮላይት የሚጨመሩ ንጥረ ነገሮች ልዩ ተግባራት ያላቸው እና የባትሪውን ኤሌክትሮኬሚካላዊ ባህሪያት በእጅጉ ሊያሻሽሉ ይችላሉ. በተግባራቸው መሰረት፣ እነዚህ ተጨማሪዎች በሰፊው በተለያዩ ምድቦች ሊከፋፈሉ ይችላሉ፡ ፊልም{2}ተጨማሪ ክፍያን የሚከላከሉ ተጨማሪዎች፣ የእሳት ነበልባሎች እና ተጨማሪዎች። በተጨማሪም፣ ኮንዳክሽንን ለማበልጸግ፣ በዝቅተኛ የአየር ሙቀት ሁኔታዎች ውስጥ አፈጻጸምን ለማመቻቸት፣ ወይም በኤሌክትሮላይት መፍትሄ ውስጥ ያለውን የክትትል መጠን እና የHF ውህዶች ለመቆጣጠር የሚያገለግሉ ተጨማሪዎች አሉ።