Mis on aku elektrolüüt? Kuidas see töötab?

Mis on aku elektrolüüt? Kuidas see töötab?

Liitiumakulektrolüütil on oluline roll akus, mida sageli nimetatakse liitiumpatareide "veri" ja on üks ioonide transpordi võtmekandjaid aku sees. Liitiumakulektrolüüdid koosnevad tavaliselt lahustitest, liitiumsooladest ja lisanditest. Need koostisosad soodustavad liitiumioonide juhtivust positiivsete ja negatiivsete elektroodide vahel, mõistes seeläbi aku laadimis- ja tühjendamisprotsessi.

Liitiumakulektrolüütide tüübid

Liitiumakulektrolüüte võib vastavalt nende füüsilisele olekule jagada vedelateks elektrolüütideks, tahketeks elektrolüütideks ja geel -elektrolüütideks.

Vedel elektrolüüdid

Vedelad elektrolüüdid on üks varasemaid elektrolüüte, mida kasutatakse liitiumpatareides, sealhulgas orgaaniliste vedelate elektrolüütide ja toatemperatuuri ioonsete vedelate elektrolüütide puhul, ja tehnoloogia on küpsenud. Elektrolüüt koosneb peamiselt liitiumsooladest, orgaanilistest lahustitest ja lisanditest. Liitiumisoolad korraldavad liitiumiioone ja orgaanilised lahustid on aku ioonide migratsiooni söötmena. Lisandeid kasutatakse elektrolüüdi stabiilsuse ja juhtivuse suurendamiseks.

Tahked elektrolüüdid

Tahkete elektrolüütide hulka kuuluvad tahked polümeer -elektrolüüdid ja anorgaanilised tahked elektrolüüdid. Need koosnevad peamiselt liitiumsooladest, polümeermaatrikidest ja lisanditest. Tahked elektrolüüdid tagavad kõrgema ohutus- ja energiatihedusega liitiumpatareisid, kuid praegu seisavad nad silmitsi ioonide juhtivuse ja aku tsükli kestusega seotud väljakutsetega.

Geelilektrolüüt

Geeli elektrolüüt on elektrolüüt vedela ja tahke elektrolüüdi vahel, millel on ainulaadsed omadused nagu kõrge ioonjuhtivus ja väikese lekkerisk. Geeli elektrolüüt sisaldab peamiselt polümeermaatriksi, liitiumisoola, orgaanilist lahustit ja lisaaineid. Polümeermaatriksi ja liitiumisoola suhte reguleerimisega saab elektrolüüti geelistada, parandades sellega aku ohutust ja tsükli kestust.

Liitiumaku elektrolüüdi mõju aku jõudlusele

Järgmisena arutame liitiumakulektrolüütide mõju aku jõudluse erinevatele aspektidele, sealhulgas võimsus, töötemperatuurivahemik, ladustamine ja tsükli kasutusaeg ning eneseabi.

1. Mõju aku mahutavusele

Ehkki elektrolüüt ei ole otsene tegur, mis mõjutab aku mahtu, mängib see liitiumpatareide tööprotsessis olulist rolli. Elektroodimaterjalide liitise ja liitiumi sisestamise protsess on tihedalt seotud elektrolüüdiga. See koostoime mõjutab elektroodimaterjalide liidese olekut ja sisemist struktuuri, mis mõjutab otse aku mahtu ja mõjutab aku mahtu.

2. Mõju aku töötemperatuuri vahemikus

Temperatuur mõjutab otse aku sees keemilist reaktsiooni. Madalatel temperatuuridel väheneb keemiline reaktsiooni kiirus, vähendades sellega aku jõudlust. Vastupidi, kõrgetel temperatuuridel kiireneb reaktsioonikiirus ja kiireneb ka küljereaktsiooni kiirus, mis võib akut kahjustada. Temperatuuri mõju leevendamiseks aku kasutamisele on ülioluline laiendada elektrolüüdi töötemperatuuri vahemikku, parandada selle juhtivust madalatel temperatuuridel ja parandada selle stabiilsust kõrgetel temperatuuridel.

3. Mõju aku salvestamisele ja tsükli tööajale

Aku vananemine pikaajalise ladustamise ajal on võtmetegur, mis mõjutab liitiumpatareide tsükli kestmist. Aku vananemist mõjutavad tegurid hõlmavad elektroodivoolu kogujate korrosiooni, elektroodide aktiivsete materjalide elektrokeemilise aktiivsuse kaotust jne, mis kõik on seotud elektrolüüdi omadustega. Seetõttu on elektrolüütil suur mõju aku ladustamisaastale.

4. Mõju aku enesetugevuse jõudlusele

Peamised tegurid, mis mõjutavad liitiumpatareide isekraadimist, on negatiivne elektroodide eneseavatus, elektrolüütide koostis ja puhtus jne. Negatiivne elektroodide isetasu tähendab liitiumi põgenemist negatiivsest elektroodist või elektrolüüdi sisenemist Li+kujul ning selle määr sõltub pinna olekust ja katabletilist aktiivsust ja negatiivse elektroodist mõjutavad kõik elektrood. Seetõttu võib elektrolüütide kompositsiooni optimeerimine tõhusalt vähendada aku eneseava kiirust.

Kui elektrolüüt sisaldab lisandeid, põhjustab see aku isetabeli. Lisandite oksüdatsioonipotentsiaal on tavaliselt madalam kui liitiumpatareide positiivne elektroodipotentsiaal, nii et need on positiivse elektroodi pinnal hõlpsasti oksüdeerunud. Seejärel vähendatakse oksiid negatiivse elektroodi juures, mis tarbib pidevalt aktiivset materjali ja põhjustab eneseabi. Seetõttu on hädavajalikud ranged nõuded ja elektrolüüdi koostise ja puhtuse kohta: elektrolüüt peaks olema hea ioonjuht ja elektrooniline isolaator, ei tohiks laguneda elektroodi tööpotentsiaalses vahemikus ning see peaks olema termiliselt stabiilne, sulamis- ja keemistemperatuurist palju kõrgemad. Elektrolüüt peaks olema inertne ka akukomponentide, näiteks diafragmade, elektroodide substraatide ja aku korpuse materjalide suhtes.

Kokkuvõtlikult avaldab liitiumakulektrolüüt liitiumpatareide olulise komponendi kui liitiumpatareide jõudlusele. Liitiumakutehnoloogia pideva arendamise ja uute elektrolüütide materjalide pideva kasutuselevõtuga eeldatakse liitiumakude jõudlust märkimisväärselt.