Electrolyte ya Sebjalo ke eng?

Electrolyte ya organic ke tharollo ya go swara moo metswako ya organic e šomago bjalo ka solvent ya matswai a hlapolotšwego. Di-electrolyte tše di kgontšha dinamelwa tša ion magareng ga dielektrode ka dibetri ka go šomiša disolvent tše di theilwego godimo ga khapone-go swana le ethylene carbonate goba dimethyl carbonate, go e na le meetse goba didirišwa tše di sa phelego.

Ge e ba o kile wa ipotšišawhats e leshala lithiume dirilwego ka, electrolyte e dula pelong ya mošomo wa yona. Dibetri tša lithium-ion di ithekgile ka di-electrolyte tša organic go sepetša di-ion tša lithium magareng ga cathode le anode nakong ya medikologo ya go tjhaja le ya go ntšha. Ka ntle le sedirišwa se sa seela, betri e be e tla fo se šome.

Sebopego se se tlwaelegilego se akaretša letswai la lithium-ka tlwaelo kudu lithium hexafluorophosphate (LiPF7)-le hlapolotšwego ka gare ga motswako wa disolvent tša organic. Se se hlola tharollo yeo e nago le go swara ga ionic mo go phagamego yeo e dumelelago di-ion tša lithium tšeo di nago le matla a mabotse go sepela ka bolokologi mola di thibela go elela ga dielektherone, e lego seo se bego se tla baka dipotologo tše kopana.

Dibetri tša kgwebo tša lithium-ion di šomiša di-electrolyte tša organic go e na le tša meetse (tše di theilwego godimo ga meetse-) ka lebaka la motheo: disolvent tša organic di dula di tsepame ka di-voltage tše di fetago 4.5 volts, mola meetse a bola ka godimo ga 1.23 volts ka themperetšha ya phapoši. Molemo wo wa gagamalo o fetolela ka go lebanya go dibetri tša segokanyipalo sa maatla a godimo.

Sebopego sa di-electrolyte tša organic se fapana go ya ka dinyakwa tša tirišo, eupša disolvent tše mmalwa di a buša:

Dikhaponete tša Modikologo: .

Ethylene carbonate (EC) e fa dielectric constant ya godimo le go qhibidiga ga letswai mo go botse kudu, le ge e le gore e tiile ka themperetšheng ya phapoši

Propylene carbonate (PC) e dula e le seela eupša e ka hlola go tlošwa ga graphite ka gare ga didirišwa tše dingwe tša anode

Vinylene carbonate (VC) gantši e tšwelela bjalo ka tlaleletšo go kaonafatša go tsepama ga dielektrode

Dikhaponete tša Mothalo: .

Dimethyl carbonate (DMC) e fana ka viscosity ya fase bakeng sa dinamelwa tše kaone tša ion

Diethyl carbonate (DEC) e lekalekanya go swara le polokego

Ethyl methyl carbonate (EMC) e kopanya dithoto tša bobedi DMC le DEC

Bontši bja ditlhamo tša kgwebo di kopanya dikhaponete tša modikologo le tša mothalo. Motswako wa maemo o ka ba le 30% EC ka 70% DEC, go hlola seela seo se nago le bobedi conductivity ya godimo le viscosity ya maleba. Mmaraka wa lefase ka bophara wa lithium-ion betri electrolyte solvent o fihlile go $10.55 pilione ka 2024 gomme go akanyetšwa gore o tla gola go fihla go $28.12 pilione ka 2034, e lego seo se bontšhago bohlokwa bjo bohlokwa bja didirišwa tše.

Ether-Disolvent tše di Theilwego:

1,2-dimethoxyethane (DME) e fana ka botsitso le lithium tšepe anodes

Tetrahydrofuran (THF) e fana ka viscosity e tlase

1,3-dioxolane e kaonafatša bokgoni bja go sepela ka dipaesekele

Banyakišiši gape ba nyakišiša diela tša ionic e le mekgwa e mengwe e šireletšegilego. Matswai a a qhibidišitšwego a dula a le seela themperetšheng ya phapoši gomme a nea kgateletšo ya mouwane mo e nyakilego go ba lefela, e lego seo se dirago gore a se ke a tuka. Le ge go le bjalo, viscosity ya tšona ye e phagamego e fokotša go swara ga ionic ge go bapetšwa le disolvent tša organic tše di tlwaelegilego.

Mokgwa wa go šoma o otlologile eupša o kgahliša. Nakong ya go tšhollwa, di-ion tša lithium go anode di lokolla ka gare ga electrolyte gomme di hudugela go ya cathode. Dielektherone, tšeo di sa kgonego go feta ka gare ga electrolyte, di sepela ka gare ga potologo ya ka ntle-phallo ye ya dielektherone ke mohlagase wa mohlagase wo o fago didirišwa maatla.

Electrolyte e swanetše go kgotsofatša dinyakwa tše mmalwa tšeo di phadišanago. E hloka viscosity ya fase bakeng sa go sepela ka lebelo ga ion, dielectric constant ya godimo go aroganya letswai la lithium, lefasetere le le sephara la go tsepama ga electrochemical go thibela go bola, le go tsepama ga dikhemikhale ka di-electrode ka bobedi. Go hwetša didirišwa tšeo di leka-lekanyago dithoto tše ka moka e sa dutše e le tlhohlo.

Tiragalo e tee ya bohlokwa e direga ka bokagodimo bja eleketorode: go bopša ga interphase ya electrolyte ye e tiilego (SEI). Ge betri e thoma go tjhaja, electrolyte e bola ka karolo bokagodimo bja anode, e lego seo se bakago legato le le sesane la tšhireletšo. SEI ye e dumelela di-ion tša lithium go feta mola di thibela dielektherone le go thibela go bola gape ga di-electrolyte. Boleng le go tsepama ga legato le di ama kudu bophelo bja betri le polokego.

Organic Electrolyte

Kgetho magareng ga di-electrolyte tša organic le tša meetse e akaretša diphetogo tša motheo. Ditshepedišo tša meetse di fa go swara ga ionic ye e phagamego-dimolekule tša meetse di sepetša di-ion ka bokgoni go feta disolvent tša organic. Gape di bolokegile, di theko e tlase e bile di bonolo go di swara ka ge meetse a sa tuka e bile a se na mpholo.

Eupša lefasetere leo la go tsepama la 1.23-volt le bolaya ditshepedišo tša meetse bakeng sa bontši bja dikgopelo. Dibetri tša lithium-ion di šoma magareng ga 3,7 le 4,2 volts, e lego seo se fetago kudu seo meetse a ka se kgotlelelago. Banyakišiši ba bangwe ba kgoromeleditše ditshepedišo tša meetse go fihla go 2.0-2.5 volts ba diriša ditharollo tša letswai tše di tseneletšego kudu, eupša se se dira sehlabelo ka mohola wa ditshenyagalelo gomme se tsebagatša mathata a mafsa.

Di-electrolyte tša organic di buša mmaraka e sego ka gobane di phethagetše, eupša ka gobane ke kgetho ye kaone yeo e lego gona bakeng sa dikgopelo tša gagamalo ya godimo -. Mohola wa segokanyipalo sa maatla o bohlokwa kudu-ke phapano magareng ga koloi ya mohlagase yeo e nago le bokgole bja dimaele tše 100 go bapetšwa le bokgole bja dimaele tše 300.

Bofokodi bjo bogolo bja di-electrolyte tša organic ke go tuka. Disolvent tša khaponete di tuka gabonolo, gomme mello ya dibetri tša lithium-ion e tšweletša phišo ye kgolo. Go tšhaba ka phišo-moo phišo ya ka gare e akgofišago dikarabelo tša dikhemikhale tšeo di tšweletšago phišo ye ntši-go ka lebiša go mello goba go thuthupa.

Maano a mmalwa a rarolla kotsi ye:

Kgabo-Ditlaleletšo tša go thibela:Go oketša metswako ya go swana le trimethyl phosphate goba disolvent tša fluorinated go fokotša go tuka. Dinyakišišo tšeo di phatlaladitšwego ka 2020 di bontšhitše di-electrolyte tšeo di sa tukago tšeo di theilwego go EC - ka go šomiša methyl(2,2,2-trifluoroethyl)carbonate. Disele tšeo di šomišago tlhamo ye di ile tša kitima ka didikologa tše 100 ka maemo a go kgaola tefo ya 4.5V ao ka tlwaelo a bego a tla dira gore di-electrolyte tše di tlwaelegilego di senyege.

Di-Electrolyte tša Boemo bjo bo Tiilego-:Go tšeela di-electrolyte tša seela legato ka didirišwa tše di tiilego (dipolymer goba ceramics) go fediša go tuka ka mo go feletšego. Lega go le bjalo, di- electrolyte tše di tiilego di lebeletšana le ditlhohlo: go swara ga ionic ga tlase themperetšheng ya phapoši, go kopana gampe le di- electrode le go brittleness. Theknolotši e bontšha tshepišo eupša ga se ya hlwa e swana le tshepedišo ya ditshepedišo tša seela.

Di-Electrolyte tša go Tsepama ga Godimo-:Go šomiša 3-5 molar letswai mahloriso go e na le maemo a 1 molar fetola sebopego sa electrolyte. Ka ditshepedišong tše di tsepamego kudu, dimolekule tše mmalwa tša solvent di dula di sa tlemilwe, di fokotša go tuka le go kaonafatša go tsepama. LiFSI (lithium bis (fluorosulfonyl) imide) ka dipeakanyo tše bjalo e bontšhitše polokego ye e kaonafetšego mola e dutše e boloka tshepedišo ye botse.

Mmaraka wa electrolyte o itemogela katološo ya ka pela. Mmaraka wa electrolyte ya betri ya lithium o ile wa ema go $5.8 pilione ka 2025 gomme go akanyetšwa gore o tla fihla go $18.3 pilione ka 2035, o bontšha tekanyo ya kgolo ya ngwaga le ngwaga ye e raraganego ya 12.2%. Kgolo ye e tšwa kudu go go amogelwa ga dikoloi tša mohlagase le go tsenywa tirišong ga polokelo ya maatla ka tekanyo ya keriti-.

Asia Pacific e laola tšweletšo le tšhomišo, e tšea karolo ye e ka bago 35% ya mmaraka wa lefase ka bophara. China, ka mo go kgethegilego, e agile bokgoni bjo bogolo bja go dira electrolyte go thekga intasteri ya yona ya ka gae ya dibetri. Dikhamphani tša go swana le Guangzhou Tinci Materials Technology le Shenzhen Capchem Technology di eta pele kabo ya lefase ka bophara.

Karolo ya dikoloi e otlela nyakego-dikoloi tša mohlagase bjale di ja dibetri tše ntši go feta didirišwa tša elektroniki tša bareki, e lego go bušetšwa morago gaešita le mengwageng ye mehlano ye e fetilego. Sephuthelwana se sengwe le se sengwe sa betri ya EV se na le dilitara tše mmalwa tša electrolyte, gomme thekišo ya lefase ka bophara ya EV e fetile diyuniti tše dimilione tše 14 ka 2023. Go tsepelela mo ga dikoloi go kgoromeletša dinyakišišo go ya go di-electrolyte tšeo di lokišeditšwego bakeng sa bophelo bjo botelele bja modikologo le go šoma ga themperetšha ka bophara go e na le go ba le segokanyipalo sa matla a magolo.

Ditaelo tša morago bjale tša nyakišišo di bontšha moo tšhemo e lebilego gona. Lefelo le tee leo le holofetšago ke di-electrolyte tša go tsepama ga godimo ga - (LHCEs) tša selegae. Ditshepedišo tše di šomiša palo ye nnyane ya solvent ye e bitšago tšhelete ye ntši ya fluorinated go hlola tikologo ya selegae ye e tseneletšego kudu go dikologa letswai la lithium, ke moka di hlapološe se ka cosolvent ye e sa bitšego kudu, ye e sa šomego. Sephetho se kopanya mehola ya ditshepedišo tša go tsepama ga godimo-le ditshenyagalelo tše di kwagalago kudu le go kgotlelela.

Tshekamelo e nngwe e akaretša go rulaganya legato la SEI ka ditlaleletšo tša electrolyte. Dipalo tše nnyane (1-5%) tša metswako ye e itšego di ka tutuetša kudu seo se bopegago godimo ga eleketorode. Ka mohlala, vinylene carbonate e a bola ka go kgetha go bopa filimi ya SEI ye e tsepamego kudu. Banyakišiši ba dilaboratori tše di etilego pele tša dibetri bjale ba hlahloba ka mehla ditlaleletšo tše makgolo tšeo di ka bago gona ba diriša khemikhale ya khomphutha pele ba kopanya bonkgetheng bao ba holofetšago kudu.

Dibetri ka moka-maemo tše di tiilego- di emela go tloga mo go tseneletšego kudu go tšwa go theknolotši ya bjale. Toyota, Samsung le QuantumScape di gare ga dikhamphani tšeo di beeletšago kudu di- electrolyte tše di tiilego. Ge e ba di atlega, ditshepedišo tše di ka fa di-density tša maatla ka 50% godimo go feta dibetri tša bjale tša lithium-ion mola di fediša kotsi ya mollo. Le ge go le bjalo, ditlhohlo tša sethekniki go dikologa go tsepama ga segokanyimmediamentsi sa sebolokigolo le tšweletšo ka tekanyo di sa dutše di sa rarollwa.

Katlego ya lithium e na le banyakišiši bao ba dirišago mekgwa ye e swanago go dibetri tša sodium-ion. Sodium e gona kudu ebile e theko ya fase go feta lithium, e dira gore ditshepedišo tša sodium-ion di kgahliše bakeng sa polokelo ya go se šišinyege moo boima bo lego bohlokwa bjo bonyenyane. Ditaba tše dibotse: di- electrolyte tše dintši tša organic tšeo di hlametšwego ditshepedišo tša lithium di šoma ka mo go lekanego le sodium.

Ditlhohlo di fapana ganyenyane. Di-ion tša sodium di kgolo go feta di-ion tša lithium, di ama dithoto tša dinamelwa le go bopša ga SEI. Di- electrolyte di nyaka peakanyo bakeng sa go amogela diphapano tše. Disolvent tše di theilwego godimo ga ester- (go swana le ethyl acetate goba methyl propionate) ka dinako tše dingwe di šoma gabotse ka sodium go feta tšeo di theilwego godimo ga khaponete-.

Dibetri tša kgwebo tša sodium-ion go tšwa go dikhamphani tša go swana le CATL bjale di šomiša di-electrolyte tša organic tše di swanago le ditshepedišo tša lithium-ion, ka tlwaelo sodium hexafluorophosphate (NaPF3) ka gare ga metswako ya khaponete. Theknolotši ga se ya swana le tshepedišo ya lithium-ion go fihla ga bjale, eupša bakeng sa dikgopelo tša go swana le polokelo ya letšatši ya bodulo, "e botse ka mo go lekanego" ka theko ya fase e ka ba "e kaone."

Di- electrolyte tša organic di katana ka themperetšha e feteletšego. Ka tlase ga -20℃, viscosity e a oketšega gomme dinamelwa tša lithium-ion di diega kudu. Above 60℃, dikarabelo tša go bola di akgofiša gomme bophelo bja betri bo a tlaišega.

Di-electrolyte tše di theilwego godimo ga ether- ka kakaretšo di swara go tonya gakaone go feta tšeo di theilwego godimo ga khaponete-, le ge e le gore di dira sehlabelo ka go tsepama ga gagamalo ye nngwe. Dinyakišišo tšeo di phatlaladitšwego ka 2024 di bontšhitše dibetri tša sodium-metal tšeo di šomago ka -40℃ka go šomiša di-electrolyte tša ether tšeo di hlamilwego ka kelohloko. Senotlelo se be se akaretša go lekalekanya sebopego sa solvation-kamoo dimolekule tša solvent di rulaganyago go dikologa di-ion-go boloka go sepela ga di-ion le ge go tonya.

Bakeng sa dikgopelo tša themperetšha ya godimo -, di-ether tše di nago le fluorine le di-ester tša fosfate di fa go tsepama mo go kaone go feta dikhaponete tša maemo. Ditirišo tša tša bohlabani le tša sefofane ka dinako tše dingwe di lokafatša ditshenyagalelo tše di phagamego tša di- electrolyte tše tše di kgethegilego.

Di-electrolyte tša organic di tšwelela ka dikhemikhale tša betri ka ntle ga lithium-ion. Dibetri tša lithium-sebabole, tšeo ka kgopolo di fago segokanyipalo sa maatla a godimo kudu, di nyaka di-electrolyte tšeo di thibelago go phatlalatšwa ga polysulfide. Banyakišiši ba hlamile di-electrolyte tše di kgethegilego tše di theilwego go ether- ka ditlaleletšo tša go swana le lithium nitrate go rarolla se.

Dibetri tša go ela ga organic di šomiša metswako ya organic ye e hlapolotšwego bjalo ka sedirišwa se se šomago go e na le dielektrode tše di tiilego. Ditshepedišo tše di dikološa electrolyte ka betri, di dumelela bokgoni bja maatla go lekanya ka go ikemela go tšwa go tšweletšo ya maatla. Di-quinone, di-viologen, le ditšweletšwa tša TEMPO tšeo di hlapolotšwego ka gare ga di-electrolyte tša meetse goba tša organic di bontšha kholofetšo ya polokelo ya tekanyo ya keriti-.

Dibetri tša moya tša zinki-ka dinako tše dingwe di šomiša di-electrolyte tša organic go thibela go bopega ga zinki dendrite. Dibetri tša magnesium-di sa le kudu ka dikgatong tša nyakišišo-di hloka di-electrolyte tše di kgethegilego ka gobane magnesium ga e bope legato la go se dire selo go swana le lithium.

Organic Electrolyte

Meetse a bola ka electrolysis ka gagamalo ya ka godimo ga 1.23V, a tšweletša dikgase tša hydrogen le oksitšene. Dibetri tša lithium-ion di šoma ka 3.7-4.2V, yeo e fetago kudu tekanyo ya go tsepama ga meetse. Disolvent tša organic di dula di tsepame ka di-voltage tše tše di phagamego, di dumelela polokelo ye kgolo ya maatla ka yuniti ya boima.

Bontši bja disolvent tša organic tšeo di šomišwago ka dibetri-dikhaponete, di-ether, di-ester-di na le ditlemo tša khapone-di-hydrogen tšeo di oxidizego gabonolo ge go na le oksitšene le phišo. Ge betri e tsena ka go tšhaba ka phišo, dithemperetšha tša ka gare di ka feta 150℃, yeo ka yona disolvent tše di tukago. Go ba gona ga matswai a lithium le didirišwa tša eleketorode tše di arabelago go akgofiša go tšhungwa ge go šetše go thomile.

Go senyega ga electrolyte go lekanyetša bophelo bja betri go fihla go medikologo ya go tjhaja ye e ka bago 1000-2000 ka dikgopelong tša bareki, goba mengwaga ye 8-10 ka dikoloing tša mohlagase. Dikarabelo tša go bola di direga ka go se kgaotše ka bokagodimo bja eleketorode, di ja electrolyte le go bopa magato a go thibela go thibela go fiša. Thempheretšha, ditekanyo tša go tjhaja, le meelo ya gagamalo ka moka di ama lebelo la go senyega-tšhomišo ye boleta e oketša bophelo.

Ditshepetšo tša bjale tša go šomišwa gape di lebeletše kudu go bušetša ditšhipi tša bohlokwa go swana le lithium, cobalt, le nikele go tšwa go dielektrode. Ka tlwaelo electrolyte e fišwa goba e senywa ka dikhemikhale nakong ya go dirišwa gape ga hydrometallurgical. Mekgwa ye mengwe ye mefsa e leka go bušetša morago le go hlwekiša dikarolo tša electrolyte, eupša se ga se sa hlwa se phadišana ka ekonomi le go tšweletša electrolyte ye foreše go tšwa go difepi tša peteroleamo.

Electrolyte ya organic e emela e nngwe ya thekinolotši yeo yeo e šomago gabotse ka mo go lekanego moo e lego gore mekgwa e mengwe e katana le go e šuthiša, gaešita le ka mafokodi ao a tsebjago. Ditshepedišo tša boemo bjo bo tiilego- di holofetša polokego ye kaone, gomme ditshepedišo tša meetse di fa ditshenyagalelo tša fase, eupša di-electrolyte tša seela sa organic ga bjale di fa tekatekano ye kaone ya tshepedišo, segokanyipalo sa maatla, le go tšweletšwa. Bakeng sa bokamoso bjo bo bonagalago, betri ye nngwe le ye nngwe ya lithium-ion yeo e fago megala ya rena, dilaptop le dikoloi e tla ba le dimililitara tše mmalwa tša di-conductor tše tša ionic tše di theilwego khapone- tšeo di dirago mošomo wa tšona wo o homotšego, wa bohlokwa.