1.1 dung môi hữu cơ
Dung môi hữu cơ là phần chính của chất điện phân, và hiệu suất của chất điện phân có liên quan chặt chẽ đến hiệu suất của dung môi. Dầu dung môi thường được sử dụng trong các chất điện phân pin lithium ion như ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), v.v., thường không phù hợp với propylene carbonate (PC)), ethylene glycol dimethyl ether (DME) và tương tự chủ yếu được sử dụng cho pin tiểu lithium. PC được sử dụng trong pin thứ cấp và khả năng tương thích với cực dương than chì của pin lithium ion rất kém. Trong quá trình sạc và xả, PC phân hủy trên bề mặt cực dương than chì và các đồng nghiệp bóc lớp than chì, làm cho hiệu suất chu kỳ của pin giảm. Tuy nhiên, một màng SEI ổn định có thể được thiết lập trong chất điện phân hỗn hợp EC hoặc EC + DMC. Thông thường người ta coi rằng một dung môi hỗn hợp của EC và carbonate chuỗi là một chất điện phân tuyệt vời của pin lithium ion, như EC + DMC, EC + DEC, và tương tự. Cùng một loại muối lithium điện phân, chẳng hạn như LiPF6 hoặc LiC104, hệ thống PC + DME luôn thể hiện hiệu suất sạc và xả kém nhất (liên quan đến hệ thống EC + DEC, EC + DMC) đối với vật liệu C-MVMB của micropase carbon. Nhưng không hoàn toàn, khi PC được sử dụng trong các chất phụ gia liên quan cho pin lithium-ion, có lợi để cải thiện hiệu suất nhiệt độ thấp của pin.
Các dung môi hữu cơ phải được kiểm soát chặt chẽ trước khi sử dụng. Ví dụ, độ tinh khiết được yêu cầu là 99,9% trở lên và độ ẩm phải từ 10 * 10 ± 6 trở xuống. Có một mối quan hệ chặt chẽ giữa độ tinh khiết của dung môi và điện áp ổn định. Khả năng oxy hóa của dung môi hữu cơ với tiêu chuẩn tinh khiết là khoảng 5V. Khả năng oxy hóa của dung môi hữu cơ có ý nghĩa lớn đối với việc nghiên cứu quá mức và an toàn của pin. Kiểm soát chặt chẽ độ ẩm của dung môi hữu cơ có ảnh hưởng quyết định đến việc điều chế các chất điện giải đủ tiêu chuẩn. Nước dưới 10 * l0? -6 có thể làm giảm sự phân hủy LiPF6, làm chậm quá trình phân hủy màng SEI và ngăn chặn sự gia tăng khí. Độ ẩm có thể đạt được bằng cách hấp thụ rây phân tử, chưng cất khí quyển hoặc chân không và đưa vào khí trơ.
1.2 muối điện phân
LiPF6 là muối lithium điện giải được sử dụng phổ biến nhất và là hướng phát triển muối lithium trong tương lai. Càng xa càng tốt, LiCIO4, LiAsF6, v.v. cũng được sử dụng làm chất điện giải trong phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, vì hiệu suất nhiệt độ cao của pin khi sử dụng LiC104 là không tốt và bản thân LiC104 dễ bị nổ do va chạm, nó cũng là chất oxy hóa mạnh, không an toàn khi sử dụng trong pin. Không phù hợp cho sử dụng pin lithium-ion quy mô lớn trong công nghiệp,
LiPF6 ổn định với điện cực âm, có khả năng phóng điện lớn, độ dẫn cao, điện trở trong nhỏ, tốc độ sạc và phóng điện nhanh, nhưng cực kỳ nhạy cảm với độ ẩm và axit HF, dễ phản ứng và chỉ có thể được vận hành trong môi trường khô ( chẳng hạn như găng tay có độ ẩm môi trường dưới 20x10). Trong hộp), và không chịu được nhiệt độ cao, phản ứng phân hủy xảy ra ở 80 ° C - 100 ° C, và photpho pentafluoride và lithium fluoride được hình thành, rất khó để tinh chế. Do đó, khi chuẩn bị chất điện phân, phải kiểm soát sự tự phân hủy và nhiệt dung môi do sự hòa tan LiPF6. phá vỡ. Tỷ lệ LiPF được sản xuất tại Trung Quốc nói chung đạt tiêu chuẩn, nhưng hàm lượng axit HF quá cao để được sử dụng trực tiếp để điều chế chất điện phân và cần được tinh chế.
1,3 phụ gia
Có nhiều loại phụ gia, và các nhà sản xuất pin lithium ion khác nhau có các yêu cầu khác nhau về việc sử dụng và hiệu suất của pin, và trọng tâm của các chất phụ gia được chọn cũng khác nhau. Nói chung, các chất phụ gia được sử dụng chủ yếu được sử dụng theo ba cách:
(1) Thêm anisole vào chất điện phân để cải thiện hiệu suất của phim SEI
Việc bổ sung anisole vào chất điện phân pin lithium ion có thể cải thiện hiệu suất chu kỳ của pin và giảm tổn thất dung lượng không thể đảo ngược của pin. Anisole phản ứng với sản phẩm mong muốn của dung môi để tạo thành LiOCH, tạo điều kiện cho sự hình thành màng SEI rất ổn định và ổn định trên bề mặt điện cực, nhờ đó cải thiện hiệu suất chu kỳ của pin. Nền tảng xả của pin có thể đo năng lượng mà pin có thể giải phóng trên 3,6V và trong một chừng mực nào đó phản ánh các đặc tính phóng điện lớn của pin. Trong thực tế, chúng tôi đã phát hiện ra rằng việc bổ sung anisole vào chất điện phân có thể mở rộng nền tảng xả của pin và tăng khả năng phóng điện của pin.
(2) Thêm oxit kim loại để giảm lượng nước và axit HF trong chất điện phân
Như đã đề cập trước đó, pin lithium ion rất nghiêm ngặt với các yêu cầu về nước và axit trong chất điện phân. Hợp chất carbodiimide có thể thủy phân LiPF6 thành axit. Ngoài ra, một số oxit kim loại như Al 2 O 3, MgO, BaO, Li2CO3, CaCO3, v.v ... được sử dụng để làm sạch HF. Tuy nhiên, tốc độ loại bỏ axit quá chậm so với quá trình thủy phân LiPF6 và rất khó để lọc ra. Tổng hàm lượng Li, P và F trong chất điện phân của pin lithium là 96,3% và tổng các nguyên tố tạp chất chính khác như Fe, K, Na, CI và A1 là 0,055%.
(3) Ngăn chặn quá mức và quá tải
Truyền thống chống quá tải thông qua mạch bảo vệ bên trong của pin, giờ đây người ta mong muốn thêm chất phụ gia vào chất điện phân, như vòng natri imidazolium, biphenyls, carbazole và các hợp chất khác, đang trong giai đoạn nghiên cứu.