◆Къатты электролитлернен танышув .
Электролит, 1000 нинъ айырылмаз бир къысмы.литий-ион батареялары, батареянынъ заряд-разряд девирлеринде энъ муим роль ойнай.
О, тек литий ионларыны самимий ташув ве ток кечирюв ичюн месуль дегиль, мусбет ве менфий электродлар арасында догърудан-догъру электрон акъымынынъ семерели огюне кечмек ичюн электрон изоляция хусусиетлерине де саиптир. Меджазлы шекильде айткъанда, электролит литий-ион батареясы ичиндеки «къан» киби олып, мусбет ве менфий электрод материаллары арасында багъны теминлей ве бунынънен бутюн заряд-разряд джерьянынынъ раатлыкънен кечмесини кефалет эте.
Литий-ион батареясы ичюн идеаль электролит ашагъыдаки беш талапкъа джевап бермек керек:
(1) High ionic conductivity (>10⁻3С/см).
(2) Wide electrochemical window (>4,5 В къаршы Ли .+/Ли).
3) Электродларнен яхшы уйгъунлыкъ, бетлерара энъ алчакъ къаршылыкъны сакълап къалмакъ.
4) мукеммель термик ве химиявий тургъунлыкъ, бу исе батареяны кениш арарет диапазонында хавфсыз чалышмагъа имкян бере.
5) масрафлары аз, зеэрлилиги аз ве экологиягъа зарар кетирмей.
Аккумуляторларнынъ энергия сыкълыгъына ве къувет сыкълыгъына олгъан талаплар даима-арткъанындан, аккумуляторларнынъ технологиясы тез инкишаф эте, электрод материаллары исе буюк илерилевлерге наиль олдылар. Аксине, электролит системаларынынъ инкишафы артта къалды. Шимдики вакъытта литий-ионлы батарея электролитлерининъ ишлеп чыкъарылмасыны кенъ шекильде учь чешитке больмек мумкюн:-сувсыз иритиджи электролитлер, сувлу электролитлер ве къатты-ал электролитлери.
-сувсыз иритиджи электролит .
Литий-ионлы батареялардаки-сувсыз иритиджи электролитлер дегенде, сув олмагъан, эсасен иритиджилерден, иритиджилерден (адети узьре литий тузларындан) ве къошмалардан ибарет олгъан электролит системалары айтыла. Бу-сувсыз иритиджилер, сувнынъ электролизинден я да электрод материалларынен терс реакциялардан къачынмакъ ичюн, адет узьре, сувлу иритиджилерден зияде, органик иритиджилердир. Литий тузлары литий-ион ташувында биринджи ташыйыджылардыр, иритиджилер литий тузларынынъ иритиджиси, дисперсиясы ве ярдымджысы оларакъ хызмет этелер, къошмалар исе биринджи невбетте литий-ион батареяларынынъ электрохимик фаалиетини я да хавфсызлыгъыны юксельтмек ичюн хызмет этелер.
Литий-ион батареяларында къулланылгъан тиджаретте булунгъан электролитлер (яни сувлу электролитлер) биринджи невбетте эки я да бир къач органик иритиджилерде эритильген бир я да бир къач литий тузларындан ибарет; бир иритиджиден ибарет олгъан электролитлер пек сийрек расткеле. Бир къач иритиджилерни къулланмакънынъ себеби шунда ки, акъикъий-дюнья батареяларынынъ фаркълы, атта къаршылыкълы талаплары бар, оларны бир иритиджи къулланып ерине кетирмек къыйындыр. Меселя, электролитлер юксек акъувлылыкъны талап эте билелер, айны вакъытта оларнынъ юксек диэлектрик денъишмемезлиги де бар; шунынъ ичюн чешит физико-химиявий хусусиетлерге малик олгъан иритиджилер сыкъ-сыкъ бирлешип къулланыла, олар айны вакъытта чешит хусусиетлерни косьтере. Бундан да гъайры, литий тузлары, адет узьре, бир вакъытта къулланылмай, чюнки литий тузларынынъ сечими сынъырлы, оларнынъ имтиязлары къолайлыкънен корюнмей.
Идеаль органик иритиджилер бойле эсас хусусиетлерге малик олмакъ кереклер: Биринджиден, оларгъа литий тузларынынъ яхшы иримесини темин этмек ичюн юксек диэлектрик денъишмези керек; экинджиден, оларнынъ электролитнинъ иш арарети диапазоныны кенълештирмек ичюн алчакъ ириюв нокътасы ве юксек къайнама нокътасы олмакъ керек; учюнджиден, алчакъ ялтыравукълыкъ муитте литий ионларынынъ самимий миграциясына ярдым эте; ве ниает, бу иритиджилер учуз олмамакъ ве алчакъ зеэрлиликке малик олмакъ кереклер (идеаль алда-зеэрсиз олмакъ кереклер). Карбонат бирикмелери, литий-ион батареялары санайы-сында энъ ильк ве энъ чокъ къулланылгъан органик иритиджилерден бири оларакъ, батарея электролитлери саасында энъ муим ерни алалар.
Шимдики вакъытта иритиджининъ бу чешитине эсасен эки къурулыш шекили кире: девирли ве зынджырлы. Ашагъыдаки джедвельде кенъ къулланылгъан бир къач -сувсыз иритиджилернинъ, электролитлернинъ ве органик иритиджилернинъ уйгъун физик параметрлери умумийлештирильген.
| Зюмре | Тюр | Теркип | Эриюв нокътасы ( дередже) . | Къайнама нокътасы ( дередже). | Индивидуаль був басымы (25 градус ) . | Нисбий сыкълыкъ (25 градус )/(мПа·с) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Этилен карбонаты (ЭК) . | Девирли . | 36.4 | 248 | 89,780 | 1,904 (40 дередже ) ола. | |
| Пропилен карбонаты (ПК) ола. | Девирли . | -48.4 | 242 | 64,920 | 2.53 | |
| Карбонатлар . | Бутилен карбонаты (БС) . | Девирли . | -54.0 | 240 | 53,000 | 3.20 |
| Диметил карбонат (ДМК) ола. | Сызыкълы . | 4.6 | 91 | 3,107 | 0.59 | |
| Диэтил карбонат (ДЭК) 1.1. | Сызыкълы . | -74.3 | 126 | 2,805 | 0.75 | |
| Этил метил карбонат (ЭМК) 1.1. | Сызыкълы . | -53.0 | 110 | 2,958 | 0.65 |
Шимдики вакъытта электролитлерде алкил карбонатлы иритиджилер кенъ къулланыла. Бу иритиджилер яхшы оксидленювге къаршы турувгъа маликлер ве юксек кергинлик шараитлеринде мукеммель тургъунлыкъ косьтере. Этилен карбонат ве пропилен карбонат киби цикл карбонатлары озьлерининъ юксек диэлектрик денъишмелери иле беллидирлер, яни олар литий тузларыны даа эффектив ирите билелер; лякин кучьлю молекулаара кучьлер себебинден бу иритиджилернинъ юксек ялтыравукълыгъы бар, бу исе оларнынъ ичинде литий ионларынынъ арекетини явашлата. Аксине, диметил карбонат ве диэтил карбонат киби зынджырлы карбонатларнынъ ялтыравукълыгъы даа алчакъ олса да, диэлектрик денъишмелери де нисбетен алчакътыр, бу исе литий тузлары ичюн нисбетен зайыф ириюв эффективлигини кетире. Шунынъ ичюн ион кечиримлилиги устюн олгъан иритиджи системаларны азырламакъ ичюн чешит тюрлю иритиджилерни сыкъ къарыштыралар, меселя, ПК+ДЭК я да ЭС+ДМС комбинациялары. Электролиттеки литий ионларынынъ менбасы оларакъ, литий-ион батареяларыны зарядлав ве бошатувы джерьянында литий-ион ионларыны ташувда литий тузлары муим роль ойнайлар. Оларнынъ чалышувы литий-ион батареяларынынъ бир чокъ тарафларына, шу джумледен энергия сыкълыгъына, къувет сыкълыгъына, иш кергинлигининъ диапазонына, девирнинъ омюрине ве хавфсызлыкъкъа догърудан-догъру тесир эте. Шимдики вакъытта лаборатория араштырмаларында ве санайы амелиятында анионлы радиуслары буюк ве юксек оксид-къайта тикленюв тургъунлыгъы олгъан литий тузлары адет узьре сечиле. Химик теркибине коре литий тузларыны кенъ шекильде эки категориягъа больмек мумкюн: органик олмагъан литий тузлары ве органик литий тузлары. Бир къач органик олмагъан литий тузлары ишлеп чыкъарылды, оларнынъ арасында LiPF6, LiClO4, LIBF ве LIASF бар. Аксине, литий-ион батареяларында кенъ къулланылгъан органик литий тузлары бу органик олмагъан литий тузларынынъ анионларына электрон-чекюв группалары къошып, литий диоксалато-борат (LiBOB), литий дифтор{i}борат (0DFi}O}B), литий дифторо[0} литий дифторсульфонилимид (LiFSI), ве литий дитрифторметилсульфонилимид (LTFSI).Ашагъыдаки джедвельде литий-ион батареяларында кенъ къулланылгъан бир къач литий тузларынынъ уйгъун физико-химик хусусиетлери косьтерильген.
| Зюмре | Литий тузу . | Молекуляр агъырлыкъ (г/моль) | Карбонатларда иригенми? | Сувда иригенми? | Электрик кечиримлилиги (1 моль/л, ЭС/ДМС, 20 градус ) (мС/см) |
|---|---|---|---|---|---|
| Органик олмагъан литий тузлары . | ЛиПФ6 | 151.91 | Э | Э | 10.00 |
| ЛиБФ4 | 93.74 | Э | Э | 4.50 | |
| ЛиСлО4 | 106.40 | Э | Э | 9.00 | |
| Органик литий тузлары . | ЛиТФСИ . | 287.08 | Э | Э | 6.18 |
| ЛиФСИ | 187.07 | Э | Э | 10.40 | |
| ЛиБОБ | 193.79 | Э | Э | 0.65 |
Къошмалар — электролитке алчакъ концентрацияда (адет узьре, масса джеэтинден 10%-тен зияде олмагъан) къошулгъан, оларнынъ махсус вазифелери олгъан ве батареянынъ электрохимик хусусиетлерини сезилерли дереджеде яхшылаштыра бильген мадделердир. Озь вазифелерине коре, бу къошмаларны кенъ шекильде бир къач категориягъа больмек мумкюн: пленка-шекиллендирген къошмалар, атешни токътаткъан ве зияде зарядланувнынъ огюне кечмек ичюн къошмалар. Бундан гъайры, кечиримлиликни арттырмакъ, алчакъ-арарет шараитлеринде чалышувны оптималлаштырмакъ я да электролит иляджындаки из микъдарларыны ве ВЧ концентрациясыны идаре этмек ичюн къулланылгъан къошмалар бар.