Kasi Elekisiti ya Organic ni vichi?

Electrolyte ya vyakumera ni nthowa yakuchitira vinthu apo vinthu vyakupangika na vyakumera vikugwira ntchito nga ni vyakusungunura vya mchere wakusungunuka. Ma electrolytes agha ghakovwira ion transport pakati pa ma electrode mu mabatire mwa kugwiliskira ntchito carbon - yakukhazikika nga ni ethylene carbonate panji dimethyl carbonate, m’malo mwa maji panji vinthu vyambura kupangika.

Usange muli kujifumbapoivyo lithiamu batikupangika, electrolyte yikukhala pa mtima wa ntchito yake. Mabatire gha Lithiamu {1}"is electrolytes ghakuthemba pa ma electrolytes ghakupangika na ma lithium pakati pa cathode na anode pa nyengo ya kulipira na kuseŵera. Kwambura maji agha, batire lingagwira ntchito yayi.

Ivyo vikupangika vikukhwaskana na mchere wa lithium - vinandi comene vya lithium hexafluorophosphate (LiPF₆)- vikasungunuka mu kusakanizga vyakusuzgirako vyakumera. Ici cikupangiska kuti paŵe nthowa yakucitira vinthu na ionic conductivity iyo yikuzomerezga kuti lithium ions yiŵe yiwemi kuti yiyenderenge mwakufwatuka uku yikukanizga kuseŵera kwa electron, ivyo vingapangiska kuti paŵe madera ghafupi.

Mabatire gha malonda gha pa kompyuta-} ghakugwiriskira ncito vyakumera m’malo mwa maji (maji{{ {{-2ed) pa cifukwa cakuzirwa: Vinthu vyakusungunura vyakumera vikukhala vyakukhazikika pa magesi ghakujumpha 4.5 volts, apo maji ghakuvunda pachanya pa 1.23 volts pa kutentha kwa chipinda. Uwemi uwu wa magesi ukung’anamura mwaluŵiro mu mabatire gha nkhongono zakukwera.

Kapangidwe ka electrolytes yakupangika na vyakumera yikupambana mwakuyana na ivyo vikukhumbikwa pa pulogiramu, kweni vinthu vinandi vyakusungunura:

Cyclic Carbotes:

Ethylene carbona (EC) yikupereka mtundu wakuzizima chomene ndiposo wakusungunuka makora chomene, nangauli njakukhora pa msinkhu wa chipinda .

Propylene carbonate (PC) yikulutilira kuŵa maji kweni yingapangiska kuti graphite yiŵe na graphite mu vinthu vinyake vya anode .

Vinylene carbonate (VC) kanandi yikuwoneka nga ni vyakusazgapo kuti yiŵe na electrode kukhazikika .

Makatoni gha Linear:

Dimethyl carbonate (DMC) wakupereka viscosity yichoko kuti wanyamure makora ion

Diethyl carbonate (DEC) yikuyana na kulongozga na kuvikilirika

Ethyl methyl carbon (EMC) wakusazgapo katundu wa DMC na DEC .

Vinthu vinandi ivyo vikupangika na malonda vikusazganako na mphepo za carbonates. Kusakanizga kwakumanyikwa kungaŵa na 30% EC na 70% DEC, kupanga maji na vyose viŵiri, vyose viŵiri vyakulongozga na viscosity yakukwana. Lithiamu ya pa charu chose-"ion electrolyte electrolyte msika yikafika pa $ 10.55 biliyoni mu 2024 ndipo yikuwoneka kuti yikukulira kufika pa $ 28.12 biliyoni mu 2034, kulongora kuti vinthu ivi ni vyakuzirwa chomene.

Ether- Vinyama vyakukolerana:

1,2-dimemutoxyethane (DME) yikupereka kukhazikika na lithiamu anodes .

Tetrahydrafura (THF) yikupereka viscosity yakucepa .

1,3-diolonane yikupangiska kuti njinga ziŵe ziwemi

Ŵakufufuza ŵakufufuzaso maji gha ionic nga ni nthowa zinyake zakuvikilirika. Mchere uwu wakusungunuka ukukhala pa maji pa msinkhu wa chipinda ndipo ukupereka pafupifupi dzi nthunzi, kupangiska kuti uŵe wambura kuthukira. Ndipouli, viscosity yawo yikuru yikuchepeska ionic conductivity pakuyaniska na vyakusungunura vya chikhalidwe cha chikhalidwe.

Nthowa yakugwilira ntchito njakunyoloka kweni njakutowa. Pa nyengo iyo ŵakufumiska, lithium ions pa anode yikufumiskika mu electrolyte na kusamukira ku cathode. Ma electron, ghakutondeka kujumpha mu electrolyte, ghakujumpha mu dera la kuwaro -} electron flow iyi ni magesi agho ghakupereka nkhongono.

Electrolyte yikwenera kukhorweska vinthu vinandi ivyo vikususkana. Iwo ukukhumbikwira viscosity yakucepa ya kwenda kwa ion ya luwiro, dielectric yikuru yakukhazikika kuti yipature mchere wa lithium, windo lakukhora la electrochemical kukhazikika kuti lileke kuvunda, na kukhazikika kwa kemiko na ma electrode ghose ghaŵiri. Kusanga vinthu ivyo vikuyana na vinthu vyose ivi vikulutilira kuŵa vyakusuzga.

Chinthu chimoza chakukhumbikwa chomene chikuchitika pa malo gha electrolyte: kupanga kwa electrolyte yakukhora (SEI). Para batire likukwana dankha, electrolyte yikuvunda pa malo gha anode, ndipo yikupangiska kuti paŵe chigaŵa chakuvikilira chakuwonda. SEI iyi yikuzomerezga lithium ions kuti yijumphepo apo yikujara ma electron na kukanizga kuvunda kwa magesi ghanyake. Uwemi na kukhazikika kwa layer iyi vikukhwaska umoyo wa batire na chivikiliro.

Organic Electrolyte

Kusankha pakati pa electrolytes zakupangika na vyakumera na maji kukukhwaskana na malonda ghakuzirwa. Nthowa za maji zikupereka ionic conductivity - mamolekyu gha maji ghakwenda makora chomene kuluska vinthu vyakusungunura. Iwo nawo mbakuvikilirika, ŵakuchepa mtengo, ndiposo ŵakusuzga yayi kugwira ntchito chifukwa maji ghakuwotcha panji ghakofya yayi.

Kweni 1.233-volvot windo liwiro likukoma ndondomeko za maji pa mapulogalamu ghanandi. Mabatire gha Lithium-ion ghakugwira ntchito pakati pa 3.7 na 4.2 volts, kuluska ivyo maji ghangazizipizga. Ŵanthu ŵanyake awo ŵakusanda vinthu ŵali kukankhira ndondomeko za maji ku 2.0-2.5 volts mwakugwiliskira nchito mchere wakukhazikika comene, kweni ici cikupereka mwaŵi wa mtengo ndipo cikunjizga masuzgo ghaphya.

Ma electrolytes gha electrolytes ghakulamulira msika chifukwa chakuti ghali ghakufikapo yayi, kweni chifukwa chakuti ndiwo nthowa yiwemi chomene yakusangirapo pa mapulogalamu ghapachanya -panji mapulogalamu gha voltage. Uwemi wa nkhongono ukukhumbikwa chomene - it ni mphambano pakati pa galimoto ya magesi iyo yili na mtunda wa makilomita 100 pakuyaniska na mtunda wa makilomita 300.

Chinthu chikuru icho chikupangiska kuti paŵe electrotes zakupangika na vyakumera ni flammability. Carbonate vyakusungunura vyakusungunula mwaluŵiro, ndipo lithiamu -}ion moto ukupangiska kuti paŵe kutentha kwakukhora. The tharmal rutawawa- apo kutentha kwa mukati kukupangiska kuti paŵe vyakuchitika vya kemiko ivyo vikupangiska kutentha kwakukwana - kungapangiska moto panji kuphulika.

Nthowa zinandi zikulongosora ngozi iyi:

Flame{{0} Kusazgilapo Kwakuwonjezera:Kusazgirako vyakupangika nga ni trimethyl phosphate panji vyakusungunura vya fluorinated vikuchepeska flammability. Kafukufuku uyo wakasindikizgika mu 2020 wakalongora kuti EC- yakupangika na electrolytes iyo yingabuka yayi mwakugwiliskira nchito methyl (2,2,2, -trifluoroethyl))carbonate. Maselo ghakugwiriskira ncito kupanga uku ghakacitanga maseŵero gha 100 pa 4.5V charge current-conditions agho ghangapangiska kuti electrolytes zakumanyikwa ziŵe zakunangika.

Vyakukhora {{0} Ma electrolytes gha pa malo:Kusintha maji gha electrolytes na vinthu vyakukhora (polymers panji ceramics) kukuwuskapo flammability yose. Kweni, ma electrolytes ghakukhora ghakukumana na masuzgo: ionic conductivity yakucepa pa kutentha kwa cipinda, kukhwaskana makora yayi na ma electrodes, na kuphwanyika. Tekinoloje iyi yikulongora layizgo kweni lindakolerane na umo maji ghakuchitira.

Higher- Vinthu Vyakukhwaskana na Vinthu Vyakukhwaskana na Vinthu:Kugwiriskira ncito mchere wa 3-5 m’malo mwa 1 molar molar ukusintha kapangikiro ka electrolyte. Mu ndondomeko zakuŵikika chomene, mamolekyu ghachoko waka ghakumazgirapo ghakukhala ghambura kukolerana, kuchepeskako kukhoma na kukhozga kukhazikika. LiFSI (bis (fluorosulfonyl)imide) mu vigaŵa vyanthena ivi vyalongora kuti vikuvikilirika makora uku yikusunga makora.

Msika wa electrolyte ukukumana na kukura mwaluŵiro. Msika wa lithium batire electroterte ukayima pa $ 5.8 biliyoni mu 2025 ndipo ukuwoneka kuti uzamufika pa $ 18.3 biliyoni mu 2035, kulongora kukura kwa chiŵelengero cha kukura kwa chaka na chaka cha 12.2%. Kukura uku kukufumira chomene kufuma ku kuzomerezga kwa magesi na gridi - kusungirako nkhongono kusungirako nkhongono.

Asia Pacific yikulamulira kupanga na kurya, ndipo pafupifupi 35% ya msika wa pa charu chose. China, makamaka, yapanga nkhongono zinandi zakupangira magesi kuti yiwovwire mafakitale ghake gha mabatire gha pa nyumba. Makampani nga ni Guangzou Tinci Vinthu vya Tekinoloje na Tekinoloje ya Shenzhen Capchem vikulongozga vyakupereka vya pa charu chose.

Chigaŵa cha magalimoto chikupangiska kuti paŵe kukhumba - magesi sono ghakurya mabatire ghanandi kuluska vipangizo vya magesi, kusintha kufuma ku vyaka vinkhondi ivyo vyajumpha. Pack yiliyose ya EV batiri yili na malita ghanandi gha electrolyte, ndipo kuguliska EV pa charu chose chapasi kukajumpha mayuniti 14 miliyoni mu 2023. Kuŵika mtima uku kukupangiska kuti kafukufuku walute ku electrolytes iyo yikapangika kuti yiŵe na umoyo utali ndiposo kuti yiŵe na nkhongono zakutentha chomene m’malo mwa kuŵa na nkhongono zinandi.

Nthowa zasonosono za kafukufuku zikulongora uko munda ukuluta. Malo ghanyake ghakulayizga ghali pachanya chomene- concentration electrolytes (LHCEs). Nthowa izi zikugwiriskira ncito vyakurya vichoko waka vyakudura vya fluorinated kuti vipangiske malo ghakukhazikika comene ghakuzingilizga mchere wa lithium, ndipo pamanyuma pake kucepeskako ici na cakusungunuka cakudura, cakuceperapo. Ivyo vikufumamo vikusazgako phindu la {{- concentration systems na mtengo wakukwana na viscosity.

Chinthu chinyake icho chikuchitika chikukhwaskana na kupanga chigaŵa cha SEI kwizira mu vyakusazgapo vya electrolyte. Ndalama zichokozichoko (1-5%) za vyakupangika vinyake zingapangiska kuti mitundu iyo yili pa electrode yiŵe na mafomu. Mwaciyerezgero, Vinylene carbonate, wakutemwa kuvunda kuti wapangire filimu yakukhazikika comene ya SEI. Ŵakufufuza pa kulongozga ma labotale ghakulongozga sono nyengo zose ŵakuwoneseska vinthu vinandi ivyo vingaŵapo mwakugwiliskira nchito chemistry ya kompyuta pambere ŵandaŵikepo awo ŵakukhumba comene.

Vyose-27olid- state mabatire vikwimira kufumapo kwakukhora chomene kufuma ku tekinoloje yasono. Toyota, Samsung, na QuantumScape ni pakati pa makampani agho ghakuŵika chomene mtima pa ma electrolytes ghakukhora. Usange vingaŵa makora, ndondomeko izi zingapeleka nkhongono za nkhongono 50% kuluska mabatire gha lithiamu -}yiloko apo vikuwuskapo ngozi ya moto. Ndipouli, masuzgo gha tekinoloje ghakukhwaskana na kukhazikika kwa malo ghakukhazikika pa malo ghakuwonekera pa mlingo wakusazgikira.

Kupambana kwa Lithium kwapangiska kuti ŵasazgikirenge nthowa zakuyana waka na mabatire gha sodium -}ion. Sodium ni vinandi chomene ndipo vikuchepa mtengo kuluska lithiamu, kupanga sodium-ion kuti kuŵe kwakukondweska kwa kusunga kwakukhazikika uko kulemera kukuchepa. Uthenga uwemi: ma electrotte ghanandi ghakupangika na magesi ghakupangika kuti ghaŵe na ndondomeko ya lithium ŵakugwira ntchito mwakukwana na sodium.

Masuzgo ghakupambanako pachoko. Ma ayoni gha Sodium ni ghakuru chomene kuluska lithiamu ions, ndipo ghakukhwaska katundu wa vyakwendekwenda na kupanga SEI. Electrolytes yikusintha kuti yiŵe na mphambano iyi. Ester - vyakusungunuka (nga ni ethyl acetate panji methyl propionate nyengo zinyake vikuchita makora na sodium kuluska carbonate - pafupifupi vikuchita.

Mabatire gha malonda gha malonda-}ies kufuma ku makampani nga ni CATL sono ghakugwiriskira ncito electrolytes zakupangika na vyakumera vyakuyana na lithiamu-}ion, chomenechomene sodium hexafluorophosphate (NaPF₆) mu kusakanizga kwa carbonate. Tekinoloje iyi yikuyana yayi na lithiamu -}ion, kweni pa mapulogalamu nga ni malo ghakukhalamo gha zuŵa, "viwemi mwakukwana" pa mtengo wakucepa vingaŵa "viwemi."

Ma electrolytes gha electrolytes ghakulimbana na kutentha kwakutentha. Pansi pa {2}20℃, viscosity yikukura ndipo lithium-ion transport yikuchedwa chomene. Pamwamba pa 60℃, kuvunda kwakuchitika mwaluŵiro ndipo umoyo wa batire ukusuzgika.

Ether- electrolytes kanandi yikukhwaska makora kuluska carbonate- pafupifupi, nangauli yikupeleka nkhongono zinyake za magesi. Kafukufuku uyo wakasindikizgika mu 2024 wakalongora kuti mabatire gha sodium -), mabatire gha vitsulo ghakugwira ntchito pa -40℃mwakugwiliskira nchito e-ma electrolytes ghakupangika makora. Chinthu chachikulu icho chikaŵa chakuyana na kapangilo ka vinthu vyakusungunuka -uho mamolekyu ghakusungunuka ghakunozga kuzungulira ions-to kusunga ion low low nanga ni para kuzizima.

Pakuti high high {- tempoture mapulogalamu, ethers ethers na phosphate esters vikupereka kukhazikika kuwemi kuluska carbonates yakumanyikwa. Mapulogalamu gha ŵasilikari na ndege nyengo zinyake ghakulongora kuti mtengo wa electrolytes uwu ngwapadera.

Ma electrolytes gha electrolytes ghakuwoneka mu makemikolo gha mabatire kuluska lithiamu-}ion. Lithiamu{{22} sulfure mabatire, agho ghakupereka nkhongono zinandi, ghakukhumba electrolytes iyo yikukanizga kusungunuka kwa polysulfide. Ŵakufufuza ŵali kupanga e e e - pafupifupi electrolytes na vyakuwonjezera nga ni lithium nitrate kuti ŵamazge suzgo ili.

Mabatire gha maji ghakusunkhunyika ghakugwiriskira ncito vinthu vyakupangika na vyakumera nga ni vinthu ivyo vikugwira nchito m’malo mwa ma electrode ghakukhora. Nthowa izi zikuzungulira electrotte kwizira mu batire, ndipo nkhongono za nkhongono zikwendeskeka mwakujiyimira paŵekha kufuma ku nkhongono izo zikufumamo. Quinones, vilogon, na TEMPO derivatives ivyo vyasungunuka mu maji panji vyakumera vya electrolytes vikulongora layizgo la gridi - scale.

Zinc{{0} mabatire nyengo zinyake ŵakugwiliskira nchito electrolytes zakupangika na vyakumera kuti zinc dendrite zipangike. Mabatire gha Magnesium-still chomene mu vigaŵa vya kafukufuku -eled electrolytes chifukwa magnesium wakupanga yayi chigaŵa chakujumpha nga umo lithiamu wakuchitira.

Organic Electrolyte

Maji ghakuvunda kwizira mu magesi pa magesi agho ghali pachanya pa 1.23V, ndipo ghakupanga mphepo za hydrogen na oxygen. Lithiamu {{2}"mabatis yikugwira ntchito pa 3.7-4.2V, kuluska mtundu wa maji wakukhazikika. Vinthu vyakusungunura vya organic vikulutilira kuŵa vyakukhora pa magesi agha, ndipo ivi vikupangiska kuti nkhongono ziŵe zinandi pa unit kulemera kwake.

Vinthu vinandi vyakusungunura vyakumera ivyo vikugwiriskirika nchito mu mabatire-carbonates, ethers, esters-cantain carbon -}hydrogen bonds izo zikupangiska kuti mphepo yiŵepo mwaluŵiro pakuŵapo kwa mphepo na kutentha. Para batire likunjira mu kuthukira kwa maji, kutentha kwa mukati kungajumpha 150℃, pa nyengo iyo vyakusungunura ivi vikugolera. Kuŵapo kwa mchere wa lithiani na vinthu vyakupangika na electrode kukupangiska kuti moto uŵepo para ŵayamba.

Kuwonongeka kwa magesi kukupangiska kuti batire lileke kuŵa na umoyo uwemi pafupifupi 1000-2000 mzere wa malipiro mu mapulogalamu gha ŵakugula, panji vyaka 8-10 mu magalimoto gha magesi. Kusungunula kwakuchitika kukuchitika nyengo zose pa malo gha electrode, kudya electrolyte na kupanga vigaŵa vyakutetezgera. Kutentha, mtengo wa charge, na magesi vyose vikukhwaska kugwiriskira ncito kwa liwiro la kunangika kwa ŵanalume na ŵanakazi kukusazgirako umoyo.

Nthowa zasono zakugwiriskira ncito vinthu vinyake zikuŵika comene mtima pa kusangaso vitsulo vyakuzirwa nga ni lithiamu, cobalt, na nickel kufuma ku ma electrode. Kanandi electrolyte iyi yikuwotcheka panji kuparanyika na kemiko pa nyengo ya kuseŵezeskaso hydrometallurgical. Nthowa zinyake ziphya zikuyezgayezga kuti vigaŵa vya electrolyte viŵeso na kutozga, kweni ivi vikuchitika yayi pa nkhani ya chuma na kupanga electrolyte yiphya kufuma ku mafuta gha mafuta.

Electrolyte ya organic yikwimira chimoza mwa vinthu ivyo vikugwira ntchito makora chomene mwakuti vinyake vikusuzgika kuvisintha, nanga ni para pali vinthu ivyo vikumanyikwa. Nthowa za Solid {1} system zikulayizga kuti zikuvikilirika makora, ndipo ndondomeko za maji zikupereka mtengo wakucepa, kweni sonosono apa ma electrolytes gha maji ghakupereka mtundu uwemi comene wa kugwira nchito, nkhongono zinandi, na kupanga vinthu. Kwa munthazi, batire lililose la lithiamu-}ion ilo likupereka nkhongono ku mafoni ghithu, ma laputopu, na magalimoto ghazamuŵa na mililita yinandi ya carbon {{ -} yakukhazikika pa ionic conductors iyo yikuchita ntchito yawo yakufwasa, yakukhumbikwa.