מהו אלקטרוליט נוזלי?
אלקטרוליט נוזלי
(1) הרכב כימי אלקטרוליט נוזלי נקרא גם תמיסת אלקטרוליטים. זהו אלקטרוליט נוזלי אורגני נפוץ בסוללות ליתיום-, המכונה גם אלקטרוליט נוזלי לא-מימי. אלקטרוליט נוזלי אורגני מורכב ממלח ליתיום, ממס אורגני ותוספים.
① מלח ליתיום: מספק בעיקר יונים מוליכים. ליתיום hexafluorophosphate הוא מלח הליתיום הנפוץ ביותר בסוללות ליתיום- מסחריות. Pure LiPF6 הוא גביש לבן, מסיס בממיסים אורגניים כגון אתרים -אלקיל נמוכים, ניטרילים, אסטרים של פירידינים, קטונים ואלכוהול, אך מסיס במשורה בממיסים אורגניים כגון אלקנים ובנזן. לאלקטרוליט LiPF6 יש מוליכות גבוהה יחסית; ב-20 מעלות, המוליכות של EC+DMC (יחס נפח 1:1) יכולה להגיע ל-10×10-²S/cm. המוליכות בדרך כלל מגיעה למקסימום כאשר ריכוז האלקטרוליטים קרוב ל-1mol/L. ל-LiPF6 ביצועים אלקטרוכימיים יציבים ואינו משחית את קולט הזרם. עם זאת, ל-LiPF6 יש יציבות תרמית ירודה והוא מתפרק בקלות במים, המצריך בקרה קפדנית על תכולת הלחות הסביבתית במהלך ההכנה והשימוש.
② ממיסים אורגניים: תפקידם העיקרי הוא להמיס מלחי ליתיום, מה שמאפשר לאלקטרוליט מלח הליתיום ליצור יונים מוליכים.
הממיסים הנפוצים כוללים פרופילן קרבונט, דימתיל קרבונט ודיאתיל קרבונט.
ממיסים אורגניים נבחרים בדרך כלל בגלל הקבוע הדיאלקטרי הגבוה והצמיגות הנמוכה שלהם. קבוע דיאלקטרי גבוה יותר הופך את מלחי הליתיום לקלים יותר להתמוסס ולהתנתק; צמיגות נמוכה יותר גורמת להגירה מהירה יותר של יונים. עם זאת, במציאות, לממסים עם קבועים דיאלקטריים גבוהים יש צמיגות גבוהה, ולממסים עם צמיגות נמוכה יש קבועים דיאלקטריים נמוכים. לכן, קשה לממס יחיד לעמוד בו זמנית בכל הדרישות הללו. סוללות ליתיום- משתמשות בדרך כלל בתערובת של ממיסים אורגניים בעלי קבועים דיאלקטריים גבוהים וכאלה עם צמיגות נמוכה כדי לפצות על החסרונות של כל רכיב. לדוגמה, לקרבונטים של EC יש קבועים דיאלקטריים גבוהים, מה שמועיל לפירוק מלח ליתיום, בעוד לקרבונטים DMC, DEC ו-EMC יש צמיגות נמוכה, מה שעוזר לשפר את קצב הנדידה של יוני ליתיום.
③ תוספים: בדרך כלל הם ממלאים תפקיד בשיפור ושיפור הביצועים החשמליים והבטיחותיים של האלקטרוליט. באופן כללי, לתוספים יש שלוש תפקידים עיקריים: aa לשפר את הביצועים של ממברנת SEI, כגון על ידי הוספת וינילן קרבונט (VC), ויניל סולפיט (ES) ו-SO2; ב. למנוע טעינת יתר (על ידי הוספת ביפניל) ופריקת- יתר; ג. תוספים מעכבי בעירה יכולים למנוע מהסוללה להישרף או להתפוצץ בתנאי התחממות יתר, כגון הוספת מעכבי בעירה הלוגנים, מעכבי בעירה מבוססי זרחן- ומעכבי בעירה מרוכבים; ד. הפחת את תכולת המים וה-HF באלקטרוליט.
