องค์ประกอบอิเล็กโทรไล

1.1 ตัวทำละลายอินทรีย์

ตัวทำละลายอินทรีย์เป็นส่วนประกอบหลักของอิเล็กโทรไลต์และประสิทธิภาพของอิเล็กโทรไลต์นั้นสัมพันธ์กับประสิทธิภาพของตัวทำละลายอย่างใกล้ชิด น้ำมันตัวทำละลายที่ใช้กันทั่วไปในอิเล็กโทรไลต์แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเช่นเอทิลีนคาร์บอเนต (EC), ไดเอทิลคาร์บอเนต (DEC), ไดเมทิลคาร์บอเนต (DMC), เอทิลเมธิลคาร์บอเนต (EMC) ฯลฯ โดยทั่วไปไม่เหมาะสำหรับโพรพิลีนคาร์บอเนต (PC)) ethylene glycol dimethyl ether (DME) และอื่น ๆ ที่ใช้สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมหลัก พีซีใช้ในแบตเตอรี่สำรองและความเข้ากันได้กับแกรไฟต์แอโนดของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนนั้นแย่มาก ในระหว่างการชาร์จและการคายประจุพีซีจะสลายตัวบนพื้นผิวของขั้วบวกกราไฟต์และเพื่อนร่วมงานจะลอกเลเยอร์กราไฟท์ออกมาทำให้ประสิทธิภาพการทำงานของแบตเตอรี่ลดลง อย่างไรก็ตามฟิล์ม SEI ที่เสถียรสามารถสร้างขึ้นในอิเล็กโทรไลต์คอมโพสิต EC หรือ EC + DMC โดยทั่วไปถือว่าตัวทำละลายแบบผสมของ EC และเชนคาร์บอเนตเป็นอิเล็กโทรไลต์ที่ดีเยี่ยมของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเช่น EC + DMC, EC + DEC และอื่น ๆ เกลือลิเธียมอิเล็กโทรไลต์เดียวกันเช่น LiPF6 หรือ LiC104, ระบบ PC + DME มักแสดงประสิทธิภาพการประจุและการคายประจุที่เลวร้ายที่สุด (เทียบกับระบบ EC + DEC, EC + DMC) สำหรับวัสดุ C-MVMB คาร์บอนไมโคร mesophase แต่ไม่อย่างแน่นอนเมื่อใช้พีซีในสารเติมแต่งที่เกี่ยวข้องสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมันจะเป็นประโยชน์ในการปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิต่ำของแบตเตอรี่

ตัวทำละลายอินทรีย์ต้องถูกควบคุมอย่างเข้มงวดก่อนใช้งาน ตัวอย่างเช่นความบริสุทธิ์จะต้องเป็น 99.9% หรือมากกว่าและความชื้นจะต้องเป็น 10 * 10 ± 6 หรือน้อยกว่า มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดระหว่างความบริสุทธิ์ของตัวทำละลายและแรงดันไฟฟ้าที่เสถียร ศักยภาพการเกิดออกซิเดชันของตัวทำละลายอินทรีย์ที่มีมาตรฐานความบริสุทธิ์ประมาณ 5V ศักยภาพในการเกิดออกซิเดชั่นของตัวทำละลายอินทรีย์มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการศึกษาการคิดราคาแพงและความปลอดภัยของแบตเตอรี่ การควบคุมอย่างเข้มงวดของความชื้นของตัวทำละลายอินทรีย์มีผลต่อการเตรียมอิเล็กโทรไลต์ที่มีคุณสมบัติเหมาะสม น้ำที่ต่ำกว่า 10 * l0? -6 สามารถลดการสลายตัวของ LiPF6 ชะลอการสลายตัวของฟิล์ม SEI และป้องกันการเพิ่มขึ้นของก๊าซ ความชื้นสามารถทำได้โดยการดูดซับของโมเลกุลการกลั่นในบรรยากาศหรือสูญญากาศและการแนะนำของก๊าซเฉื่อย

1.2 เกลือลิเธียมอิเล็กโทรไลต์

LiPF6 เป็นเกลือลิเธียมอิเล็กโทรไลต์ที่ใช้มากที่สุดและเป็นทิศทางในอนาคตของการพัฒนาเกลือลิเธียม เท่าที่เป็นไปได้ LiCIO4, LiAsF6 และอื่น ๆ นอกจากนี้ยังใช้เป็นอิเล็กโทรไลต์ในห้องปฏิบัติการ อย่างไรก็ตามเนื่องจากประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิสูงของแบตเตอรี่โดยใช้ LiC104 นั้นไม่ดีและ LiC104 นั้นสามารถระเบิดได้ง่ายโดยการกระแทกมันยังเป็นสารออกซิแดนท์ที่แข็งแกร่งซึ่งไม่ปลอดภัยสำหรับการใช้งานในแบตเตอรี่ ไม่เหมาะสำหรับอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ที่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

LiPF6 มีความเสถียรต่ออิเล็กโทรดลบมีความจุการปลดปล่อยขนาดใหญ่การนำไฟฟ้าสูงความต้านทานภายในขนาดเล็กค่าใช้จ่ายที่รวดเร็วและความเร็วในการปล่อย แต่มีความไวสูงต่อความชื้นและกรด HF ง่ายต่อการตอบสนองและสามารถทำงานในบรรยากาศแห้ง เช่นถุงมือที่มีความชื้นในสิ่งแวดล้อมน้อยกว่า 20x10) ในกล่อง) และไม่ทนต่ออุณหภูมิสูงปฏิกิริยาการสลายตัวเกิดขึ้นที่ 80 ° C-100 ° C และเกิดฟอสฟอรัสเพนตาฟลูออไรด์และลิเธียมฟลูออไรด์เกิดขึ้นซึ่งเป็นการยากที่จะทำให้บริสุทธิ์ ดังนั้นเมื่อเตรียมอิเล็กโทรไลต์การสลายตัวด้วยตนเองและความร้อนของตัวทำละลายที่เกิดจากการละลายของ LiPF6 ควรได้รับการควบคุม ชำรุด. เปอร์เซ็นต์ของ LiPF ที่ผลิตในประเทศจีนโดยทั่วไปมีมาตรฐานสูงกว่า แต่ปริมาณกรด HF สูงเกินไปที่จะใช้ในการเตรียมอิเล็กโทรไลต์โดยตรงและจำเป็นต้องทำให้บริสุทธิ์

1.3 สารเติมแต่ง

มีหลายชนิดของสารเติมแต่งและผู้ผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่แตกต่างกันมีความต้องการที่แตกต่างกันในการใช้งานและประสิทธิภาพของแบตเตอรี่และจุดเน้นของสารเติมแต่งที่เลือกก็แตกต่างกัน โดยทั่วไปสารเติมแต่งที่ใช้ส่วนใหญ่จะใช้ในสามวิธี:

(1) การเพิ่ม anisole ในอิเล็กโทรไลต์เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของฟิล์ม SEI

การเติม anisole เข้ากับอิเล็กโทรไลต์แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของแบตเตอรี่และลดการสูญเสียความจุกลับไม่ได้ของแบตเตอรี่ Anisole ทำปฏิกิริยากับผลิตภัณฑ์ที่ต้องการของตัวทำละลายเพื่อสร้าง LiOCH ซึ่งช่วยให้เกิดการสร้างฟิล์ม SEI ที่มีความเสถียรสูงและมีความเสถียรบนพื้นผิวของอิเล็กโทรดซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของแบตเตอรี่ แพลตฟอร์มจำหน่ายของแบตเตอรี่สามารถวัดพลังงานที่แบตเตอรี่สามารถปล่อยเหนือ 3.6V และในระดับหนึ่งสะท้อนให้เห็นถึงลักษณะการปล่อยขนาดใหญ่ในปัจจุบันของแบตเตอรี่ ในทางปฏิบัติเราพบว่าการเติม anisole เข้ากับอิเล็กโทรไลต์สามารถขยายแพลตฟอร์มการคายประจุของแบตเตอรี่และเพิ่มความจุการคายประจุของแบตเตอรี่

(2) การเพิ่มโลหะออกไซด์เพื่อลดน้ำติดตามและกรด HF ในอิเล็กโทรไลต์

ดังกล่าวก่อนหน้านี้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีความเข้มงวดมากกับความต้องการน้ำและกรดในอิเล็กโทรไลต์ สารประกอบ carbodiimide สามารถไฮโดรไลซ์ LiPF6 เป็นกรด นอกจากนี้ยังมีออกไซด์ของโลหะบางชนิดเช่น Al2O3, MgO, BaO, Li2CO3, CaCO3 และอื่น ๆ เพื่อกำจัด HF อย่างไรก็ตามอัตราการกำจัดกรดช้าเกินไปเมื่อเทียบกับการไฮโดรไลซิสของ LiPF6 และยากที่จะกรองออก เนื้อหาทั้งหมดของ Li, P และ F ในอิเล็กโทรไลต์แบตเตอรี่ลิเธียมคือ 96.3% และผลรวมขององค์ประกอบที่ไม่บริสุทธิ์ที่สำคัญอื่น ๆ เช่น Fe, K, Na, CI และ A1 คือ 0.055%

(3) ป้องกันการบรรจุมากเกินไปและเกินขนาด

การป้องกันการโก่งตัวแบบดั้งเดิมผ่านวงจรป้องกันภายในของแบตเตอรี่ตอนนี้ต้องการเติมสารเติมแต่งเข้าไปในอิเล็กโทรไลต์เช่นแหวนโซเดียม imidazolium, biphenyls, carbazoles และสารประกอบอื่น ๆ สารประกอบดังกล่าวอยู่ในขั้นตอนการวิจัย