Lithium-Ionen-Batterie-Elektrolyt-Lösungsmittel

Lithium-Ionen-Batterien werden seit der Herstellung der ersten im Jahr 1970 immer beliebter. Die früheren lithium-batterien waren nicht so effektiv wie die heutigen Batterien. Die Lithium-Ionen-Batterien wurden mit der Zeit immer besser, sodass wir erwarten können, dass sie mit der Zeit noch besser werden. Es gibt viele Leute, die Lithium-Ionen-Batterien in ihren Handys und Laptops verwenden, und sie haben keine Ahnung, wie sie funktionieren oder was sie verwenden. Wir werden etwas über Lithium-Ionen-Batterien besprechen und wenn Sie hier abreisen, werden Sie klüger sein als vor dem Lesen dieses Artikels.

Lithium-Ionen-Elektrolytmaterialien

Die Lithiumionenbatterien haben normalerweise Elektrolyte, die eine Rolle beim Transport positiver Lithiumionen zwischen der Anode und der Kathode spielen. Lithium-Ionen-Batterien benötigen wie Sportler Elektrolyte. Wenn Sie immer noch verwirrt sind, was Elektrolyte sind, sollten Sie wissen, dass dieser Name von einem griechischen Wort lytos stammt, was bedeutet, dass er vereinigt oder gelockert werden kann. Kurz gesagt, Elektrolyte leiten Lösungen, die in Lithium-Ionen-Batterien gefunden werden. Einige der Materialien, die zur Herstellung von Lithiumionenelektrolyten verwendet werden, umfassen:

· Lösliche Salze.

· Organische Lösungsmittel.

· Additive.

Wie funktioniert der Lithiumionenelektrolyt?

Wie wir festgestellt haben, dienen Elektrolyte als Katalysator, der die Batterie leitfähig macht, indem sie die Bewegung der Ionen von der Kathode zur Anode beim Laden und beim Entladen ermöglicht. Wir sprechen vielleicht über Ionen und Sie sind immer noch verwirrt, was Ionen sind. In einfachen Worten sind Ionen Atome, die elektronisch geladen sind und Elektronen verloren oder gewonnen haben. Wir haben gesehen, dass die Elektrolyte aus löslichen Salzen, Lösungsmitteln und anderen Additiven bestehen. Aber wie funktioniert ein Lithium-Ionen-Elektrolyt? Wir werden untersuchen, wie dieser Elektrolyt funktioniert, und nachdem Sie diesen Artikel gelesen haben, haben Sie etwas Neues gelernt.

Die Lithium-Ionen-Batterien verwenden Gel-, Flüssig- oder Trockenpolymerelektrolyten. Die flüssigen Elektrolyte sind normalerweise brennbar und bestehen aus Lithiumsalzen mit organischen Lösungsmitteln, die eher denen von Ethylencarbonat entsprechen. Wenn diese Lösung mit verschiedenen Carbonaten gemischt wird, bieten sie eine bessere Leitfähigkeit und der Temperaturbereich wird erweitert. Manchmal werden andere Salze zugesetzt, um die Begasung zu verringern und den Kreislauf hoher Temperaturen zu verbessern.

Die lithiumbatterien, die Gel als Elektrolyte verwenden, erhalten normalerweise so viele Additive, dass die Leitfähigkeit erhöht wird. Der gleiche Fall tritt bei Lithium-Ionen-Batterien auf, die trockene Polymerelektrolyte verwenden. Viele Additive werden hinzugefügt, um maximale Leitfähigkeit sicherzustellen. Ein echtes trockenes Polymer kann nur bei sehr hohen Temperaturen leitfähig werden. Aus diesem Grund ist diese Batterie nicht mehr für den kommerziellen Gebrauch verfügbar. Die Additive werden verwendet, um die Lebensdauer zu erhöhen und den Batterien einige einzigartige Eigenschaften zu verleihen. Jedes Unternehmen, das diese Batterien herstellt, hat seine eigenen Rezepte. Deshalb sind einige Lithium-Ionen-Batterien im Vergleich zu anderen von höherer Qualität.

Es wird erwartet, dass der Elektrolyt stabil ist, aber so funktionieren Lithium-Ionen-Batterien nicht. Auf der Anode der Batterie bildet sich ein Passivierungsfilm (Festelektrolyt-Grenzfläche SEI). Die Schicht trennt die Kathode von der Anode, lässt aber gleichzeitig Ionen durch. Es ist eher ein Separator als ein Elektrolyt. Die Festelektrolyt-Grenzfläche muss sich bilden, damit eine Lithium-Ionen-Batterie funktioniert. Diese Schicht verlängert die Lebensdauer eines lithium-ionen-akkus, führt jedoch zu einer Kapazitätsreduzierung. Aus diesem Grund haben Lithium-Ionen-Batterien heutzutage keine so großen Kapazitäten wie früher Lithium-Metalle. Die an der Kathode auftretende Elektrolytoxidation verringert auch die Kapazität einer Lithiumionenbatterie.

Der SEI kann zu restriktiv werden, und aus diesem Grund werden Additive mit dem Elektrolyten gemischt, um sicherzustellen, dass sie während der Bildung der Schicht verbraucht werden. Es ist schwierig, wenn nicht unmöglich, das Vorhandensein der Additive bei der Durchführung einer forensischen Bewertung nachzuvollziehen. Die Zusatzstoffe sind ein Geheimnis der Hersteller und sie sind die einzigen, die wissen, wie viel sie hinzufügen und welche Zusammensetzung sie verwenden.

Eines der bekannten Additive ist Vinylencarbonat, das verwendet wird, um den Lebenszyklus einer Lithiumionenbatterie hauptsächlich bei hohen Temperaturen zu verbessern. Vinylencarbonat hält eine stabile SEI-Bildung an der Anode aufrecht und verhindert die Oxidation an der Kathode.

Die SEI-Schicht kann auf einer Zelle nur dann zusammenbrechen, wenn die Temperatur über 70 Grad liegt. Die Entflammbarkeit des Lithiumionenelektrolyten wurde diskutiert, da diese Elektrolyte bei Gelegenheit sehr entflammbar sein können.

Wenn der flüssige Elektrolyt zu trocknen beginnt, bedeutet dies, dass die Batterie leer ist und wenn die Flüssigkeit weg ist, ist die Batterie leer.

Was ist der beste Lithium-Ionen-Batterie-Elektrolyt?

Es gibt mehrere Elektrolyte, die in verschiedenen Batterien verwendet werden. Einige der besten sind:

· Nichtwässrige Elektrolyte. Diese Elektrolyte, die vom nationalen Labor im pazifischen Nordwesten in den USA hergestellt werden, haben wünschenswerte Salzeigenschaften und die Fähigkeit, eine ausgezeichnete SEI-Schicht zu bilden. Sie verwenden LiPF6-Salze, die sehr effektiv sind.

· Nichtwässrige Elektrolyte mit Fortschritten bei den Lösungsmitteln. Diese Elektrolyte werden in Japan hergestellt und haben eine ausgezeichnete Leitfähigkeit sowie eine hohe elektrochemische Stabilität. Sie haben einen weiten Bereich von Betriebstemperaturen, was sie für hersteller von lithium-ionen-batterien sehr sicher macht.

Fazit

Lithium-Ionen-Batterien sind heutzutage weit verbreitet. Die Batterien, die wir heute verwenden, sind so viel besser als die Batterien, die früher verwendet wurden. Mit dem Fortschritt der Technologie werden die Batterien immer besser. Die Elektrolyte, die in verschiedenen Batterien verwendet werden, sind einzigartig und jeder Hersteller hat sein eigenes Rezept für die Herstellung seiner Lithium-Ionen-Elektrolyte.