22 Jahre Batterieanpassung
Mar 24, 2020 Seitenansicht：371
Was ist der Elektrolyt in der Lithium-Ionen-Batterie?
Der Elektrolyt ist ein großer Teil der Lithium-Ionen-Batterien. Tatsächlich können Lithium-Ionen-Batterien ohne Elektrolyt nicht funktionieren. Ein Elektrolyt ist ein Medium, in dem die positiven Lithiumionen zwischen der Kathode und der Anode der Batterie transportiert werden. Bei den meisten Lithium-Ionen-Batterien besteht der Elektrolyt aus Lithiumsalz. Neben dem Lithiumsalz müssen verschiedene Additive in den Elektrolyten aufgenommen werden, damit er ordnungsgemäß funktioniert und die entsprechenden Eigenschaften aufweist. Die Additive, die dem Elektrolyten zugesetzt werden, tragen zur Verbesserung der Stabilität des Elektrolyten bei und verhindern Probleme wie die Bildung dendritischer Stoffe und den Abbau der Lösung selbst. Abhängig von der Anode und den Kathodenmaterialien variiert die spezifische Elektrolytzusammensetzung. Der wichtigste Teil ist die Berücksichtigung der Zusammensetzung dieser Additive, da sie einen großen Einfluss auf die Leistung des lithium-ionen-akkus haben.
Wie funktionieren Elektrolytadditive im Inneren der Lithium-Ionen-Batterie?
Der Elektrolyt wirkt als Katalysator in der Lithium-Ionen-Batterie. Es erleichtert die Bewegung von Ionen von der Anode zur Kathode beim Laden und Entladen. Der Elektrolyt besteht aus löslichen Salzen, Säuren und anderen Basen in Flüssigkeit. Es wird dann in gelierte und trockene Formate umgewandelt. Der Elektrolyt hat auch eine andere Form, die in Form eines Polymers vorliegt, das in Festkörper-lithiumbatterien verwendet wird. Und andere Formen von fester Keramik und geschmolzenen Salzen, die in Natriumschwefelbatterien verwendet werden.
Der Elektrolyt, der in Lithium-Ionen-Batterien verwendet wird, liegt in flüssiger, gelartiger oder trockener Polymerform vor. Die flüssige Form des Elektrolyten ist eine sehr brennbare organische Substanz, keine wässrige Lösung. In den meisten Fällen besteht es aus Lithiumsalzen mit organischen Lösungsmitteln wie Ethylencarbonat. Lithiumsalze werden mit verschiedenem Carbonat gemischt, um eine höhere Leitfähigkeit zu erzielen und die Temperaturbereichsgrenzen des Elektrolyten zu erweitern. Einige andere Salze können in die Mischung eingeführt werden, um andere negative Aspekte wie das Begasen zu verringern und den Hochtemperaturzyklus der Mischung zu verbessern.
In Lithium-Ionen- und lithium-polymer-batterien wird der darin enthaltene Elektrolyt vielen Additiven zugeführt. Diese Additive werden verwendet, um die Leitfähigkeit des Elektrolyten zu erhöhen. Darüber hinaus werden Additive in die Mischung eingeführt, um die Langlebigkeit zu verbessern und einzigartige Eigenschaften zu verbessern, die für das Wohlbefinden der Batterie wesentlich sind. Jeder Hersteller hat sein Rezept für die dem Elektrolyten zugesetzten Additive und gilt für jedes Unternehmen als klassifiziertes Industriegeheimnis.
Im Allgemeinen ist der Elektrolyt ein stabiles Element. In Lithium-Ionen-Batterien jedoch aufgrund der kontinuierlichen chemischen Reaktionen innerhalb der Batterie. Auf der Anode der Batterie bildet sich ein Passivierungsdünnfilm. Dieser Passivierungsfilm wird als "Festelektrolyt-Grenzfläche (SEI)" bezeichnet. Diese Filmschicht wirkt als Trennschicht, die die Anode von der Kathode trennt, lässt jedoch die Ionen durch sie fließen und wirkt ähnlich wie ein Separator. Zusammenfassend ist die SEI-Schicht in Lithium-Ionen-Batterien wichtig, damit die Batterie ordnungsgemäß funktioniert und funktioniert. Darüber hinaus tritt im Laufe der Zeit eine Elektrolytoxidation an der Kathode der Lithium-Ionen-Batterie auf, die wiederum die Kapazität der Batterie dauerhaft beeinflusst.
Die dem Gemisch in Lithium-Ionen-Batterien zugesetzten Additive verhindern, dass der SEI zu restriktiv wird. Sie werden hinzugefügt, um die Lebensdauer der Batterie zu erhöhen.
Wie bereits erwähnt, sind Zusatzstoffe die obersten Geheimnisse ihrer Unternehmen. Ein bekanntes Additiv ist jedoch Vinylencarbonat (VC). Welches Qualitätsmaterial, das den Lebenszyklus des lithium-ionen-akkus verbessert. Besonders bei höheren Temperaturen. Darüber hinaus hält es den Innenwiderstand bei starker Nutzung und Alter niedrig. VC wirkt außerdem als Stabilisator für den SEI-Film auf der Anode ohne bekannte Nebenwirkungen.
Was ist ein Festkörperelektrolyt?
Festkörperelektrolyte sind Feststoffe, die trotz elektronischer Isolatoren eine hohe Leitfähigkeit für Kationen und Anionen aufweisen. Es wurde in den frühen 1970er Jahren entwickelt, als die Nachfrage nach alternativen Energiequellen ihren Höhepunkt erreichte. Festkörperelektrolyte sind Materialien, die in ihrer festen Phase oder ihrem festen Zustand während der gesamten Ionenbewegung Elektrizität leiten können. Im Gegensatz zu elektronischen Festkörperleitern wie Metallen und Halbleitern leiten Festelektrolyte elektrischen Strom durch die Bewegung von Ionen (Anionen und Kationen). Festkörperelektrolyt ist auch als Fast Ionic Conductor (FIC) und Super Ionic Conductors bekannt.
Festkörperelektrolyt wird in zwei Kategorien unterteilt:
Anorganischer Elektrolyt
Festpolymerelektrolyt.
Festpolymerelektrolyt wird üblicherweise durch das Polymerisationsverfahren hergestellt. Bei seiner Herstellung werden auch andere Methoden als Zugabe von Nanofüllstoffen verwendet. Anorganischer Elektrolyt umfasst andererseits Oxide und Sulfidpulver.
Festkörperelektrolyt muss bei Verwendung in Lithium-Ionen-Batterien in Form von amorphem oder nicht kristallinem vorliegen. Deswegen; Bei der Herstellung des Elektrolyten während des Mahlens oder Mahlens werden mechanisch-chemische Verfahren angewendet.
Für einen Festkörperelektrolyten gibt es einige Eigenschaften, die er besitzen muss, um als einer bezeichnet zu werden. Von diesen Eigenschaften:
Es muss sehr hohe ionische Eigenschaften und Leitfähigkeit haben.
Es muss eine vernachlässigbare elektronische Leitfähigkeit besitzen.
Es muss eine große Anzahl mobiler Ionen besitzen.
Es muss eine große Anzahl leerer Vererber mit einer äquivalenten Aktivierungsenergie haben.
Das Anionengerüst des Elektrolyten muss stark polarisierbar sein.
Schließlich muss der Festkörperelektrolyt chemisch und physikalisch mit der Anode und der Kathode der Batterie kompatibel sein, in der der Elektrolyt verwendet werden soll.
Die Wissenschaft hinter der Bildung von Festkörperelektrolyten heißt Solid State Ionics (SSI). Obwohl es Anfang der 1970er Jahre in die Welt eingeführt wurde, gilt es bis heute als neues Forschungsgebiet. Da die Nachfrage nach Festkörperelektrolyten nicht so hoch ist wie die des regulären Elektrolyten, wird prognostiziert, dass sich die Wissenschaft in den nächsten zehn Jahren nicht wesentlich verbessern wird.
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