Литий батареясындаки электролит недир?
электролит
Литий-ион батареясындаки электролит — батареядаки ионларнынъ ташыйыджысыдыр. О, адет узьре литий тузларындан, органик иритиджилерден ве къошмалардан ибареттир, буны 7-4 рес-де корьмек мумкюн. Электролит литий-ион батареясынынъ мусбет ве менфий электродлары арасында ионлар кечирювде энъ муим роль ойнай, онынъ юксек кергинлик ве юксек специфик энергия киби имтиязларыны темин эте. Электролитлер, адет узьре, белли бир шараитлерде ве юксек-тедавий органик иритиджилерден, литий тузларындан ве керекли къошмалардан белли бир пропорцияларда азырлана. Электрод материаллары батареянынъ энергия сыкълыгъыны бельгилеген олса да, электролит онынъ девир омюри, юксек ве алчакъ араретнинъ чалышувыны ве хавфсызлыкъны темелли шекильде бельгилей. Электролитнинъ эсас теркиби нисбетен денъишмеден къалмакъта; янъылыкъ эсасен янъы литий тузлары ве къошмаларынынъ инкишафында, эм де литий-ион батареяларында иштирак этмек ичюн юзлерара химиявий джерьянлар ве механизмлерни даа терен анъламакътадыр.
литий тузларынынъ чокъ чешитлери бар, буны 7-5 рес-де корьмек мумкюн, амма тиджаретте булунгъан литий-ион батареяларында пек аз къулланыла. Идеаль литий тузында бойле хусусиетлерге саип олмакъ керек:
1) Органик иритиджилерде къолайлыкънен ириген, электролитнинъ юксек ионлы кечиримлилигини теминлеген алчакъ ассоциация дереджеси.
2) Антиоксидант ве эксильтюв къаршылыгъы олгъан анионлар; азлаштырув махсулатлары стабиль, алчакъ-, къасеветли SEI пленкасынынъ пейда олувына ярдым этелер.
3) Яхшы химиявий тургъунлыкъ, электрод материаллары, электролитлер я да айырыджыларнен зарарлы ян реакцияларгъа себеп олмадан.
4) Саде азырлыкъ джерьяны, алчакъ фият,{1}}}токсик ве кирленюв- сербест.
LiPF6 энъ чокъ къулланылгъан литий тузудыр. Онынъ индивидуаль хусусиетлери онынъ энъ корюмли олмаса да, карбонат къарышыкъ иритиджи электролитлерде нисбетен оптимал умумий чалышувны косьтере. LiPF6 бойле эсас имтиязларгъа малик:
1)-вакъытсыз иритиджилерде уйгъун иритиджилик ве юксек ионлы кечиримлилик.
2) О, алюминий фольга ток коллекционерлери юзюнде тургъун пассивация пленкасыны мейдангъа кетире биле.
3) О, карбонат иритиджилернен графит электрод юзюнде тургъун SEI пленкасыны синергик шекильде тешкиль эте.
Лякин LiPF6 зайыф термик тургъунлыкъкъа малик ве парчаланув реакцияларына мейильлидир. Бельгилер электрод юзюндеки SEI пленкасына зарар кетире билелер, мусбет электроднынъ фааль компонентлерини иритип, велосипед чалышмасы вакътында имкянларнынъ парчаланувына кетире билелер.
LiBF де кенъ къулланылгъан литий туз къошмасыдыр. LiPF6-гъа коре, LiBF даа кениш чалышув арарети диапазонына, даа яхшы юксек-терация тургъунлыгъы ве юксек log- темпераментнинъ чалышувына малик. ЛиБФ юксек кечиримлиликке, кенъ электрохимик пенджереге ве яхшы иссилик тургъунлыгъына саиптир. Онынъ энъ буюк имтианы онынъ пленкасына-формация хусусиетлеридир, чюнки о, догърудан-догъру SEI пленканынъ шекилленювинде иштирак эте биле.
Къурулыш джеэтинден LiDFOB LiBOB ве LiBF Ярым-}молекулаларындан ибарет олып, LiBOB-нынъ яхшы пленка-формация хусусиетлерининъ имтиязларыны ве LiBF4нинъ яхшы алчакъ- темпераментли перформансындан ибареттир. LiBOB иле тенъештирильгенде, LiDFOB сызыкълы карбонат иритиджилеринде ве электролитлернинъ зияде кечиримлилигинде иритильгенлиги зиядедир. Онынъ юксек- темпераменти ве алчакъ- темпераментли чалышувы LiPF4-тен яхшыдыр, ве о, батарея катодына яхшы келишкен, алюминий фольга юзюнде пассивация пленкасыны мейдангъа кетире ве электролитнинъ оксидленювини ингибирлей.
LiTFSI къурулышындаки CF₃SO₂ группаларында кучьлю электрон-} чекильме эффекти бар, бу исе менфий заряднынъ делокализациясыны даа да арттыра ве ион ассоциациясы чифтлештирювини эксильте, бу исе тузнынъ юксек иритильмесине кетире. Бундан да гъайры, LiTFSI электрикнинъ юксек кечиримлилиги, иссилик парчаланув арарети юксек, ве къолайлыкънен гидролизленмей; лякин о, 3,7 В-ден юксек олгъан кергинликлерде алюминий ток коллекционерлерини пек коррозиягъа огъратаджакъ.
LiFSI молекуласындаки фтор атомларында кучьлю электрон-} чекильме хусусиетлери бар, бу исе N устюнде менфий зарядны делокализация эте, бу исе Li+нинъ зайыф диссоциациясына кетире ве бойлеликнен юксек кечиримлиликке кетире.
LiPO2F2 яхшы алчакъ- араретли чалышувыны косьтере ве айны вакъытта электролитнинъ юксек-вазарлыкъ перформансыны яхшылаштыра. Къошма оларакъ, о, менфий электрод юзюндеки LixPOyFz ве LiF-ке зенгин SEI пленкасыны тешкиль эте биле, бу исе батареянынъ юзге къаршы къаршылыкъ косьтерювини эксильтмеге ве батарея девирининъ чалышувыны яхшылаштырмагъа ярдым эте. Лякин LiPO2F2 де алчакъ иримектен чекишмекте.
нинъ эсас компоненти.сувлу электролит .литий тузларыны ириткен ве литий ионлары ичюн ташыйыджыны теминлеген органик иритиджидир. Литий-ион батарея электролит ичюн идеаль органик иритиджи ашагъыдаки шараитлерге джевап бермек керек:
1) литий тузлары ичюн юксек диэлектрик даимий ве кучьлю ириюв къабилиети.
2) Иритильген нокъта ве юксек къайнама нокътасы, кенъ арарет диапазонында сувлу алны сакълап къалмакъ.
3) Алчакъ ялтыравукълыкъ, литий-ион ташувыны къолайлаштыра.
4) Яхшы химиявий тургъунлыкъ, мусбет ве менфий электрод къурулышына зарар кетирмей я да мусбет ве менфий электрод материалларыны иритмей.
5) Юксек флеш нокътасы, яхшы хавфсызлыкъ, алчакъ фият, сызгъычсыз,{1}}токсик ве- тозланув.
Литий-ион батарея электролитлеринде къулланылгъан умумий органик иритиджилер эсасен карбонат иритиджилер ве органик эфир иритиджилерине болюне, буны 7-6 рес-де корьмек мумкюн. Юксек-перформанслы литий-ион батарея электролитини эльде этмек ичюн, адет узьре, эки я да бир къач органик иритиджи олгъан къарышыкъ иритиджи къулланыла, бу исе оларгъа бири-бирини толдурмагъа ве умумий чалышувгъа даа яхшы иришмеге имкян бере. Умумий карбонат иритиджилернинъ физик хусусиетлери 7-1 джедвельде косьтерильген.
7-1 джедвел Умумий карбонат иритиджилернинъ физикий хусусиетлери
| Органик иритиджи . | Нисбий диэлектрик даималыкъ . | Иримек нокътасы/ дереджеси . | Къайнатув нокътасы/ дереджеси . | Ялтыравукълыкъ коэффициенти . |
|---|---|---|---|---|
| Этилен карбонаты (ЭК) . | 89.6 | 37 | 243 | 1.86 |
| Пропилен карбонат (ПК) . | 64.4 | -55 | 240 | 2.53 |
| Диметил Карбонат (ДМК) . | 0.59 | 2 | 91 | 0.59 |
| Диэтил карбонат (ДЭК) . | 2.8 | -43 | 126 | 0.75 |
| Этил метил карбонат (ЭМК) . | 3.0 | -53 | 108 | 0.65 |
Органик эфир иритиджилер арасында эсасен 1,2-диметоксипропан (ДМП), диметоксиметан (ДММ), этилен гликол диметил эфири (ДМЭ) киби зынджырлы эфирлер кире, тетрагидрофуран (ТХФ) ве 2{{6}метилтетрагидрофуран (2-Мэ-ТХФ) киби девирли эфирлер. Зынджырлы эфир иритиджилер ичюн углерод зынджыры не къадар узун олса, химиявий тургъунлыкъ о къадар яхшы, амма литий-ион миграция сурьаты о къадар яхшы ола ве о къадар эксик. Этилен гликол диметил эфири литий гексафторофосфатнен нисбетен тургъун хелатны (LiPF6·DME) мейдангъа кетире биле, бу исе литий тузлары ичюн кучьлю иритиджи къуветни косьтере ве бунынъ нетиджесинде электролитнинъ юксек кечиримлилиги пейда ола. Лякин ДМЭнинъ химиявий тургъунлыгъы зайыф ве менфий электрод материалы юзюнде тургъун пассивация пленкасыны шекиллендире бильмей.
Карбонат иритиджилер арасында пропсилен карбонат (ПК) ве этилен карбонаты (ЭЭ) киби цикл карбонатлары бар, ве диметил карбонат (ДМК), диетил карбонаты (ДЭК), метил этицил карбонат (ЭМК) киби зынджырлы карбонатлар кире. Циклик карбонатлар юксек диэлектрик денъишмемезликке маликлер, бу исе литий тузларыны зияде иритиджи япа, амма оларнынъ да юксек ялтыравукълыгъы бар, бунынъ нетиджесинде литий-ион миграция тезлиги даа алчакъ ола. Зынджырлы карбонатлар диэлектрикнинъ алчакъ даимий ве зайыф литий туз иритильмесине маликлер, амма алчакъ ялтыравукълыкъ ве яхшы акъынтыгъа маликлер, бу исе литий-ион миграциясыны къолайлаштыра.
Литиум-ион электролитлери ичюн атешнинъ чешитлери 7-7 рес-де косьтерильген. Аз микъдарда къулланылгъан къошмалар эмиетли тесир этелер ве литий-ион батареяларынынъ чалышувыны яхшылаштырмакъ ичюн икътисатлы ве амелий усулдыр. Литиум-ион батареяларынынъ электролитине кичик бир доза къошмалар къошып, батареянынъ белли бир перформанс хусусиетлерини махсус яхшылаштырмакъ мумкюн, меселя, кери къайтарыла бильген къабилиет, электроде/электролитнинъ уйгъунлыгъы, девирнинъ чалышувы, ставка перформансы ве хавфсызлыкъ перформансы, литий{{8}ионон батареяларында энъ муим роль ойнай. Идеаль литий-ион батарея электролит къошмасы ашагъыдаки дёрт хусусиетке саип олмакъ керек:
1) Органик иритиджилерде юксек иритиджилик.
2) Аз пара бир я да бир къач чалышув хусусиетлерини эп юксельте биле.
3) Аккумуляторнынъ чалышувына тесир этеджек башкъа батареяларнен зарарлы ян реакциялар ёкъ.
4) Алчакъ фият,{1}}}токсик я да алчакъ токсиклик.
Оларнынъ вазифесине эсасланып, къошмаларны кечириджи къошмаларгъа, зияде заряд къорчалав къошмаларына, атешни токътаткъан къошмалар, SEI пленка-формация къошмалары, катод материал къорчалавджылары, LiPF6 стабилизаторлары ве дигер функциональ къошмаларгъа больмек мумкюн.
Кондуктив къошмалар электролит ионларынен координация этип, литий туз иримесини тешвикъат этип, электролитлернинъ кечиримлилигини арттырув ёлунен литий-ион батареяларынынъ сурьат перформансыны яхшылаштыра. Проводникли къошмалар координация реакциялары вастасынен чалышкъанлары ичюн, оларгъа лиганд къошмалары да дейлер, ве олар озьара тесирлешкен ионгъа эсасланып, анионлы лигандларгъа, катионлы лигандларгъа ве нейтраль лигандларгъа болюнелер.
Ашырылыкъны къорчалав къошмалары зияде акъча къорчалавыны темин этелер я да зияде акъча тёлевлерини арттыралар. Олар функциональ джеэттен редокс къошмаларына ве мономер къошмаларына болюнелер. Шимдики вакъытта оксид-къайталы къошмалар эсасен анизололар сериясыдыр, оларнынъ юксек редокс потенциаллары ве яхшы иритильмеси бар. Мономер къошмалары юксек кергинликтеки, газларны чыкъаргъанда полимеризация реакцияларындан кечелер, полимер катод материал юзюни къаплай, зарядканы узип ташлай. Мономер къошмаларына эсасен ксилен ве фенилциклогексан киби ароматлы бирикмелер кире.
Электролитнинъ атешленюв нокътасыны котерип я да якъувны ингибирлеген сербест радикал зынджырлы реакцияны токътатмакъ ёлунен атешли къошма къошмалар чалышалар. Оларнынъ чешитлери 7-8 рес-де косьтерильген. Атешни кечиктирювлерни къошмакъ электролитнинъ янгъынлылыгъыны эксильтмек, литий-ион батареяларынынъ ишлев арарети диапазоныны кенълештирмек ве оларнынъ чалышувыны яхшылаштырмакъ ичюн муим ёллардан биридир. Атешнинъ артта къалгъан къошмаларынынъ арекет механизмлери эсасен эки тарафлыдыр:
1) Газ фазеси ве конденсирленген фаза арасында изоляция къатламы яратып, олар эм конденсациялангъан, эм де газ фазасында якъувнынъ огюне кетелер.
2) Олар якъув реакциясы джерьянында сербест радикалларны къаплайлар, газ фазелери арасындаки якъув реакцияларыны ингибирлеген сербест радикал зынджырлы реакцияны токътаталар.
