Lithium-Ionen-Batterien haben die Vorteile einer langen Lebensdauer, einer hohen Energiedichte und einer stabilen Lade- und Entlade-Leistung. Sie sind in täglichen elektronischen Produkten weit verbreitet und sind auch eine der Hauptkandidatenstromquellen für viele große mobile Geräte. Erhöhen der Arbeitsspannung der Batterie ist ein effektiver Weg, um eine Lithiumbatterie mit hoher spezifischer Energie zu erhalten, so dass ein Hochspannungselektrolytsystem entwickelt werden muss. Dieser Artikel fasst mehrere Hochdruckelektrolytsysteme zusammen.

neuer Carbonat-Hochvolt-Elektrolyt

Wenn die Arbeitsspannung des herkömmlichen Karbonatelektrolyten 4,5 V oder mehr erreicht, tritt eine heftige Oxidations- und Zersetzungsreaktion auf, was dazu führt, dass das Herausnehmen oder Einbetten des Lithiums nicht normal ablaufen kann. der neue Karbonatelektrolyt kann die Hochdruckleistung des Karbonatelektrolyten effektiv verbessern:

verbesserte Generation

-Fluorkohlenstoffe: Polyfluoralkylcarbonate sind chemisch stabil, hydrophob und oleophob. Sie erzeugen einen Doppelpassivierungsfilm auf der Elektrodenoberfläche, um die Verschlechterung der Elektrodenoberfläche und den Elektrolytdurchbruch zu reduzieren. außerdem ist die nukleophile Fähigkeit umso stärker, je länger die Kohlenstoffkette des Perfluorkohlenstoffsubstituenten ist. Je mehr der Passivierungsfilm auf der Oberfläche der Elektrode gebildet wird, desto stärker nimmt auch die intermolekulare Kraft zu, was zu einer Zunahme der Viskosität und einer Abnahme der Leitfähigkeit führt.

zusammengesetzte Generation

-Phosphorhaltiges Carbonat: Zugabe einer geeigneten Menge an Additiven wie Tris (2,2,2-trifluorethyl) phosphit (ttfp) in Carbonat: stabile Passivierungsschicht auf der Kathodenoberfläche; die Phosphor (iii) -Atome im ttfp-Zentrum haben ein Paar von freien Elektronenpaaren, können einen stabilen Lithiumsalz-Komplex in dem Lif6-haltigen Elektrolyten bilden; Phosphor (iii) Atome sind nicht im höchsten Wertigkeitszustand, leicht oxidiert, um lösliche Phosphatverbindungen zu erzeugen, um die oxidative Zersetzung von Carbonat wirksam zu inhibieren, was die Leistungsfähigkeit des Batteriezyklus weiter verbessert.

- Borhaltige Carbonate: Borhaltige Verbindungen können auf verschiedenen Kathodenoberflächen stabile Zellmembranen bilden und die Stabilität anderer Elektrolyte auf der Elektrodenoberfläche verbessern.

der neue Karbonatelektrolyt kann die Hochdruckstabilität des Elektrolyten effektiv verbessern, aber wie man den Zündpunkt des Karbonatelektrolyten verbessert, die Flüchtigkeit verringert und die Batteriesicherheitsleistung weiter verbessert, müssen die Forscher weiterhin ihre Anstrengungen fortsetzen.

Nitril-Hochspannungselektrolyt

die nicht-protonischen aliphatischen Dinitrilverbindungen nc- (ch) n-cn (n = 3 ~ 8) haben hohe Spannungsfestigkeit und Sicherheitseigenschaften als Elektrolyte und zeigen eine gute elektrochemische Stabilität bei einer Spannung von 7 ~ 8V, die auch einen hohen Flammpunkt aufweisen und Flammpunkt. Der Zusatz von ec oder dmc zu Nitrillösungsmitteln kann die Kompatibilität von Nitrilelektrolyten mit Graphitelektroden erheblich verbessern und die Löslichkeit von Lithiumsalzen verbessern. zusätzlich hat 1,3,6-Hexantricentranitril große Vorteile in Hochspannungs-Lithiumbatterieelektrolyten aufgrund seiner Hochtemperaturspeicher- und Zyklusleistung. Wie jedoch die Toxizität und die Produktionskosten von Nitrillösungsmitteln zu reduzieren ist, ist immer noch ein dringendes Problem, das bei der Anwendung solcher Elektrolyte zu lösen ist.

Sulfon-organische Substanz hat eine Dielektrizitätskonstante von 40 oder mehr, sie sind in einem stabilen Zustand bei einer Spannung von 5,5 V. Zum Beispiel ist Sulfolan (sl) ein übliches Lösungsmittel mit hoher Dielektrizitätskonstante, breitem elektrochemischem Fenster und starker Polarität. Sulfonorganische Verbindungen haben jedoch eine hohe Viskosität, einen hohen Schmelzpunkt und eine schlechte Verträglichkeit mit Graphitanodenmaterialien. Oft müssen Additive hinzugefügt werden, um die Viskosität zu reduzieren und die Leitfähigkeit des Elektrolyten zu verbessern. Daher sind die Verbesserung der Sicherheitsleistung von Sulfonelektrolyten und die Verringerung der Viskosität von Sulfon immer noch die Forschungsrichtungen.

Ionische Flüssigkeit Hochdruckelektrolyt

ionische Flüssigkeiten (ILs) sind bei Raumtemperatur geschmolzene Salze, die aus Anionen und Kationen zusammengesetzt sind. sie haben die Eigenschaften von hohem Flammpunkt, hohem Zündpunkt, geringer Flüchtigkeit, hoher Dielektrizitätskonstante und einem breiten elektrochemischen Stabilitätsfenster. In der vorliegenden Studie werden die Anionen meist als tfsi definiert, das bei niedrigen Potentialen leicht zu unlöslichen li + -Verbindungen reduziert wird und einen passiven Film auf der Oberfläche von Lithium- und Graphitanoden bildet. Pyrrol- und Piperidinelektrolyte haben eine gute Zyklusstabilität bei 2,5 ~ 4,8 V, aber die Leitfähigkeit ist relativ niedrig, der Widerstand ist höher; Imidazolelektrolyt hat eine hohe Leitfähigkeit, aber seine Zyklusstabilität ist schlecht, es bedarf einer weiteren Verbesserung.

Lithium-Ionen-Batterien sind die effektivsten Energiespeicher. Die Oxidation und Zersetzung von Lithiumionen-Batterieelektrolyten bei hoher Spannung begrenzt die Entwicklung von Hochspannungs-Lithium-Ionen-Batterien. Durch die Entwicklung eines neuen Typs von hochdruckfestem Elektrolyt kann der Elektrolyt die Vorteile hoher Zyklenfestigkeit, hoher Leitfähigkeit und guter Verträglichkeit aufweisen. Um jedoch die Sicherheit neuer organischer Lösungsmittel zu verbessern und die Reaktionsbedingungen zu optimieren, müssen weitere Untersuchungen durchgeführt werden.