ما هو المنحل بالكهرباء السائل؟

ما هو المنحل بالكهرباء السائل؟

المنحل بالكهرباء السائل

(1) التركيب الكيميائي ويسمى المنحل بالكهرباء السائل أيضا محلول المنحل بالكهرباء. وهو إلكتروليت عضوي سائل شائع الاستخدام في بطاريات أيون الليثيوم-، ويعرف أيضًا باسم إلكتروليت سائل غير مائي-. يتكون المنحل بالكهرباء السائل العضوي من ملح الليثيوم والمذيبات العضوية والمواد المضافة.

① ملح الليثيوم: يوفر بشكل أساسي أيونات موصلة. سداسي فلوروفوسفات الليثيوم هو ملح الليثيوم الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في بطاريات أيون الليثيوم- التجارية. Pure LiPF6 عبارة عن بلورة بيضاء، قابلة للذوبان في المذيبات العضوية مثل إثيرات الألكيل المنخفضة - والنيتريل وإسترات البيريدين والكيتونات والكحولات، ولكنها قابلة للذوبان بشكل طفيف في المذيبات العضوية مثل الألكانات والبنزين. يتمتع المنحل بالكهرباء LiPF6 بموصلية عالية نسبيًا. عند 20 درجة، موصلية EC+DMC (نسبة الحجم 1:1) يمكن أن تصل إلى 10×10-²S/سم. عادة ما تصل الموصلية إلى الحد الأقصى عندما يكون تركيز المنحل بالكهرباء قريبًا من 1 مول / لتر. يتمتع LiPF6 بأداء كهروكيميائي مستقر ولا يؤدي إلى تآكل المجمع الحالي. ومع ذلك، يتميز LiPF6 بثبات حراري ضعيف ويتحلل بسهولة في الماء، مما يتطلب رقابة صارمة على محتوى الرطوبة البيئية أثناء التحضير والاستخدام.

② المذيبات العضوية: وظيفتها الرئيسية هي إذابة أملاح الليثيوم، مما يمكّن إلكتروليت ملح الليثيوم من تكوين أيونات موصلة.

تشمل المذيبات شائعة الاستخدام كربونات البروبيلين وكربونات ثنائي الميثيل وكربونات ثنائي الإيثيل.

يتم اختيار المذيبات العضوية بشكل عام لثبات العزل الكهربائي العالي واللزوجة المنخفضة. ارتفاع ثابت العزل الكهربائي يجعل أملاح الليثيوم أسهل في الذوبان والانفصال. تؤدي اللزوجة المنخفضة إلى هجرة أيونية أسرع. ومع ذلك، في الواقع، المذيبات ذات ثوابت العزل الكهربائي العالية لها لزوجة عالية، والمذيبات ذات اللزوجة المنخفضة لها ثوابت عازلة منخفضة. لذلك، من الصعب على مذيب واحد أن يلبي جميع هذه المتطلبات في وقت واحد. تستخدم بطاريات أيون الليثيوم- عادةً خليطًا من المذيبات العضوية ذات ثوابت العزل الكهربائي العالية وتلك ذات اللزوجة المنخفضة للتعويض عن أوجه القصور في كل مكون. على سبيل المثال، تحتوي كربونات EC على ثوابت عازلة عالية، وهو أمر مفيد لتفكك ملح الليثيوم، في حين أن كربونات DMC، وDEC، وEMC لها لزوجة منخفضة، مما يساعد على تحسين معدل انتقال أيونات الليثيوم.

③ الإضافات: تلعب عمومًا دورًا في تحسين وتعزيز الأداء الكهربائي والسلامة للإلكتروليت. بشكل عام، تحتوي المواد المضافة على ثلاث وظائف رئيسية: أأ تحسين أداء غشاء SEI، مثل إضافة كربونات الفينيلين (VC)، وكبريتات الفينيل (ES)، وSO2؛ ب. منع الشحن الزائد (بإضافة ثنائي الفينيل) والتفريغ الزائد-؛ ج. يمكن أن تمنع إضافات مثبطات اللهب البطارية من الاحتراق أو الانفجار في ظل ظروف الحرارة الزائدة، مثل إضافة مثبطات اللهب المهلجنة، ومثبطات اللهب المعتمدة على الفوسفور-، ومثبطات اللهب المركبة؛ د. تقليل نسبة الماء ومحتوى HF في المنحل بالكهرباء.