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revisión sobre los electrolitos de la batería de iones de litio de alto voltaje

2017-11-23

Las baterías de iones de litio tienen la ventaja de una larga vida útil, una gran densidad de energía y un rendimiento estable de carga y descarga. han sido ampliamente utilizados en productos electrónicos diarios y también son uno de los principales suministros de energía candidatos para muchos dispositivos móviles a gran escala. aumentar el voltaje de funcionamiento de la batería es una forma efectiva de obtener una batería de litio de alta energía específica, por lo que se necesita desarrollar un sistema de electrolito de alta tensión. este artículo resumirá varios sistemas de electrolitos de alta presión.


nuevo electrolito de alto voltaje de carbonato


cuando el voltaje de trabajo del electrolito de carbonato tradicional alcanza 4.5v o más, se producirá una violenta reacción de oxidación y descomposición, lo que provocará que el proceso de despegue o incrustación del litio sea incapaz de proceder normalmente. el nuevo electrolito de carbonato puede mejorar efectivamente el rendimiento de alta presión del electrolito de carbonato:


generación mejorada


-fluorocarbonatos: polifluoroalquil carbonatos son químicamente estables, hidrófobos y oleofóbicos. producen una película de doble pasivación en la superficie del electrodo para reducir la degradación de la superficie del electrodo y la ruptura de electrolitos. además, cuanto más larga es la cadena de carbono del sustituyente perfluorocarbono, más fuerte es la capacidad nucleofílica. cuanto más se forma la película de pasivación en la superficie del electrodo, la fuerza intermolecular también aumenta en consecuencia, dando como resultado el aumento de la viscosidad y la disminución de la conductividad.


generación compuesta


-carbonato que contiene fósforo: añadir una cantidad apropiada de aditivos tales como fosfito de tris (2,2,2-trifluoroetilo) (ttfp) en carbonato: se puede formar una película de pasivación cei estable en la superficie del cátodo; los átomos de fósforo (iii) en el centro ttfp tienen un par de pares de electrones solitarios, pueden formar un complejo estable de sal de litio en el electrolito que contiene lipf6; fósforo (iii) los átomos no están en el estado de valencia más alta, se oxidan fácilmente para generar compuestos de fosfato solubles para inhibir eficazmente la descomposición oxidativa del carbonato, lo que mejora aún más el rendimiento del ciclo de la batería.


-carbonatos que contienen boro: los compuestos que contienen boro pueden formar membranas cei estables en diferentes superficies de cátodo y mejorar la estabilidad de otros electrolitos en la superficie del electrodo.


El nuevo electrolito de carbonato puede mejorar efectivamente la estabilidad a alta presión del electrolito, pero cómo mejorar el punto de ignición del electrolito de carbonato, reducir la volatilidad y mejorar aún más el rendimiento de seguridad de la batería, los investigadores aún deben continuar sus esfuerzos.


electrolito de alto voltaje de nitrilo


los compuestos de dinitrilo alifático no protónicos nc- (ch) n-cn (n = 3 ~ 8) tienen alta resistencia a la tensión y características de seguridad como electrolitos y exhiben buena estabilidad electroquímica a un voltaje de 7 ~ 8v, que también tienen un alto punto de inflamación y punto de inflamabilidad. la adición de disolventes de ec o dmc a nitrilo puede mejorar significativamente la compatibilidad del electrolito de nitrilo con los electrodos de grafito y mejorar la solubilidad de las sales de litio. Además, el 1,3,6-hexeno-aminantricitrilo tiene grandes ventajas en el electrolito de batería de litio de alto voltaje debido a su almacenamiento a altas temperaturas y al rendimiento de ciclismo. sin embargo, cómo reducir la toxicidad y el costo de producción de los solventes de nitrilo sigue siendo un problema urgente a resolver en la aplicación de tales electrolitos.


electrolito de alto voltaje de sulfona


La materia orgánica de sulfona tiene una constante dieléctrica de 40 o más, están en un estado estable a un voltaje de 5.5v. por ejemplo, el sulfolano (sl) es un solvente común con alta constante dieléctrica, amplia ventana electroquímica y fuerte polaridad. sin embargo, los compuestos orgánicos de sulfona tienen alta viscosidad, alto punto de fusión y baja compatibilidad con materiales de ánodos de grafito. a menudo es necesario agregar aditivos para reducir la viscosidad y mejorar la conductividad del electrolito. por lo tanto, la mejora del rendimiento de seguridad del electrolito de sulfona y la reducción de la viscosidad de la sulfona siguen siendo las direcciones de investigación.


electrolito de alta presión líquido iónico


los líquidos iónicos (ils) son sales fundidas a temperatura ambiente compuestas de anión y catión. tienen las características de alto punto de inflamación, alto punto de ignición, baja volatilidad, alta constante dieléctrica y amplia ventana de estabilidad electroquímica. en el presente estudio, los aniones se definen principalmente como tfsi, que se reduce fácilmente a compuestos li + insolubles a bajos potenciales y forma una película pasiva en la superficie de los ánodos de litio y grafito. Los electrolitos de pirrol y piperidina tienen una buena estabilidad de ciclo a 2.5 ~ 4.8v, pero la conductividad es relativamente baja, la resistencia es mayor; El electrolito de imidazol tiene alta conductividad, pero su estabilidad de ciclo es pobre, necesita más mejoras.


las baterías de iones de litio son los dispositivos de almacenamiento de energía más efectivos. la oxidación y descomposición de los electrolitos de la batería de li-ion común a alta tensión limita el desarrollo de baterías de iones de litio de alto voltaje. desarrollando un nuevo tipo de electrolito resistente a alta presión, el electrolito puede mostrar las ventajas de una alta estabilidad de ciclo, alta conductividad y buena compatibilidad. sin embargo, la forma de mejorar la seguridad de los nuevos disolventes orgánicos y optimizar las condiciones de reacción aún requiere un estudio más profundo.


editado por suzhou yacoo science co., ltd.

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