鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2666次 | 2018年05月15日
鋰離子在離子液體電解質(zhì)中是如何遷移的?
直到目前為止,還沒有一款完全理想的、適合于鋰電池的電解質(zhì)。如今最常用的還是有機(jī)電解液,因?yàn)槠渚哂懈叩碾x子電導(dǎo)率和較寬的溫度使用范圍。
鋰電池技術(shù)正在新能源的道路上飛速奔跑,現(xiàn)代社會(huì)對(duì)于鋰電池的比能量、安全性有了更加廣泛的關(guān)注。對(duì)于鋰電池而言,正負(fù)極材料、電解質(zhì)的革新是提高其性能的根本源泉。
直到目前為止,還沒有一款完全理想的、適合于鋰電池的電解質(zhì)。如今最常用的還是有機(jī)電解液,因?yàn)槠渚哂懈叩碾x子電導(dǎo)率和較寬的溫度使用范圍。由于其本身容易著火,引發(fā)安全事故,所以新型電解質(zhì)的開發(fā)勢(shì)在必行。開發(fā)新型電解質(zhì)需要一套可靠的理論來支持,但是由于電解液涉及了較多的影響因素(例如粘度,鹽濃度,溶解,離子締合和離子-溶劑相互作用)對(duì)于離子的遷移機(jī)制還不甚清楚。那么,在離子液體電解質(zhì)中,鋰離子是如何遷移的呢?
離子液體電解質(zhì)
鋰離子電池有一種電解質(zhì)的材料是離子液體。離子液體的定義目前尚不明確,一般認(rèn)為它是完全由陽(yáng)離子和陰離子組成的液體,在室溫或室溫附近呈現(xiàn)為液態(tài)的有機(jī)鹽類。離子液體具有獨(dú)特的性質(zhì),包括不可燃性,低蒸氣壓,高熱穩(wěn)定性,良好的電化學(xué)穩(wěn)定性,低毒性和高離子含量等。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
通常,將離子液體分為AlCl3型離子液體、非AlCl3型離子液體和特殊離子液體三類。各種離子液體的理化性質(zhì)都可以在相關(guān)文獻(xiàn)中找到??傮w而言,離子液體的粘度比液態(tài)電解質(zhì)高一至兩個(gè)數(shù)量級(jí),因此離子電導(dǎo)率比液體電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率低三至四個(gè)數(shù)量級(jí)。華登定律通常用于離子液體的電導(dǎo)率和粘度之間的關(guān)系,表達(dá)如下:
λi是離子種類i的離子電導(dǎo)率,μ是粘度。
因?yàn)檎扯群艽蟪潭壬先Q于這些影響因素之間的相互作用,例如范德華相互作用,構(gòu)象自由度,庫(kù)侖力和離子形狀等,科研人員在研究離子液體中離子物質(zhì)之間的相互作用上已經(jīng)付出了很多努力。除了低離子電導(dǎo)率之外,離子液體電解質(zhì)的應(yīng)用也不太可能在碳負(fù)極材料上形成SEI層,導(dǎo)致循環(huán)中的Li離子耗盡。所以,在許多情況下,離子液體需要輔助添加劑以用來作電解質(zhì)。