Loại pin điện phân ion lithium
1.1 chất điện phân lỏng
Sự lựa chọn chất điện phân có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của pin lithium ion. Nó phải có độ ổn định hóa học tốt, đặc biệt là ở các tiềm năng cao hơn và môi trường nhiệt độ cao hơn và có độ dẫn ion cao hơn (> 10-3). ? S / cm), và phải trơ vào vật liệu cực dương và cực âm, không thể xâm chiếm chúng. Vì pin lithium ion có khả năng tích điện và phóng điện cao và vật liệu cực dương được nhúng với lithium hoạt động hóa học, chất điện phân phải sử dụng hợp chất hữu cơ và không thể chứa nước. Tuy nhiên, độ dẫn ion của chất hữu cơ không tốt, vì vậy một muối dẫn hòa tan được thêm vào dung môi hữu cơ để tăng độ dẫn ion. Hiện nay, pin lithium-ion chủ yếu được sử dụng làm chất điện phân. Các dung môi là các chất hữu cơ khan như EC, PC, DMC, DEC và hầu hết chúng sử dụng các dung môi hỗn hợp như EC / DMC và PC / DMC. Các muối dẫn là LiClO? 4, LiPF6, LiBF6, LiAsF6, v.v., và độ dẫn của chúng là một lần LiAsF6>? LiPF6>? LiClO? 4> LiBF6. LiClO4 dễ bị nổ và các vấn đề an toàn khác do đặc tính oxy hóa cao. Nó thường được giới hạn trong nghiên cứu thử nghiệm. LiAsF6 có độ dẫn ion cao, dễ dàng tinh chế và có độ ổn định tốt, nhưng chứa As độc hại, bị hạn chế sử dụng; Hóa học LiBF6 Và độ ổn định nhiệt không tốt và độ dẫn điện không cao. Mặc dù LiPF6 sẽ trải qua phản ứng phân hủy, nhưng nó có độ dẫn ion cao, vì vậy về cơ bản pin lithium ion đang sử dụng LiPF6. Hiện nay, hầu hết các chất điện phân được sử dụng trong pin lithium ion thương mại đều sử dụng EC / DMC của LiPF6, có độ dẫn ion cao và ổn định điện hóa tốt.
2.2 chất điện phân rắn
Việc sử dụng lithium kim loại trực tiếp làm vật liệu cực dương có công suất đảo ngược cao và công suất lý thuyết của nó cao tới 3862 mAh · g-1, gấp hơn mười lần so với vật liệu than chì, và giá cũng thấp, được coi là điểm thu hút tối ưu của một thế hệ pin lithium ion mới. Các vật liệu anode sẽ sản xuất lithium dendritic. Việc sử dụng chất điện phân rắn làm dẫn điện của các ion luôn có thể phát triển lithium dendritic, làm cho nó có thể sử dụng lithium kim loại làm vật liệu anot. Ngoài ra, việc sử dụng chất điện phân rắn sẽ tránh được nhược điểm của quá nhiều rò rỉ chất điện phân và pin có thể được chế tạo thành pin năng lượng cao mỏng hơn (chỉ dày 0,1 mm) với mật độ năng lượng cao hơn và thể tích nhỏ hơn. Các thí nghiệm phá hủy cho thấy pin lithium-ion trạng thái rắn có hiệu suất an toàn cao. Sau khi thanh lý, làm nóng (200 ° C), ngắn mạch và quá tải (600%) và các thí nghiệm phá hủy khác, pin lithium-ion điện phân lỏng sẽ bị rò rỉ và phát nổ. Các vấn đề về tình dục, trong khi pin trạng thái rắn không có vấn đề an toàn nào khác ngoại trừ nhiệt độ bên trong tăng nhẹ (<20 °=""> Chất điện phân polymer rắn có tính linh hoạt tốt, khả năng tạo khuôn, ổn định và chi phí thấp. Nó có thể được sử dụng như một màng đệm điện cực dương và âm và làm chất điện phân để vận chuyển ion.
Chất điện phân polymer rắn thường được phân loại thành chất điện phân polymer khô (SPE) và chất điện phân polymer gel (GPE). Các chất điện phân polymer rắn SPE chủ yếu dựa trên polyethylen (PEO), có nhược điểm là độ dẫn ion thấp và chỉ có thể đạt 1040 cm ở 100 ° C. Trong SPE, sự dẫn ion xảy ra chủ yếu ở vùng vô định hình và sự vận chuyển được chuyển bằng chuyển động của chuỗi polymer. PEO dễ dàng bị kết tinh do tính đều đặn cao của chuỗi phân tử của nó và sự kết tinh làm giảm độ dẫn ion. Do đó, để tăng độ dẫn ion, một mặt, có thể giảm độ dẫn ion. Do đó, để cải thiện độ dẫn ion, một mặt, bằng cách giảm độ hòa tan của polymer. Ghép, chặn, liên kết ngang, đồng trùng hợp và tương tự được sử dụng để phá hủy các tính chất tinh thể đói của polymer, và độ dẫn ion của chúng có thể được cải thiện đáng kể. Ngoài ra, việc bổ sung một muối tổng hợp vô cơ cũng có thể làm tăng độ dẫn ion. Thêm một dung môi hữu cơ lỏng có trọng lượng phân tử thấp, hằng số điện môi cao như PC vào chất điện phân polymer rắn có thể cải thiện đáng kể khả năng hòa tan của muối dẫn. Chất điện phân được hình thành là chất điện phân polymer polymer GPE, có nhiệt độ được cải thiện ở nhiệt độ phòng. Độ dẫn ion, nhưng thanh lý sẽ thất bại trong quá trình sử dụng. Pin lithium ion lithium pin đã được thương mại hóa.