Цеолитовые молекулярные сита можно применять для обезвоживания электролитов посредством физической адсорбции, избегая негативного воздействия воды и тем самым улучшая производительность и безопасность литиевой батареи, которая в последнее время привлекает все большее внимание.
Составляющие обычных литиевых электролитов
Органические растворители являются основным компонентом электролита, на их долю приходится около 80–90%. К таким растворителям относятся этиленкарбонат (ЭК), диметилкарбонат (ДМК), пропиленкарбонат (ПК), диэтилкарбонат (ДЭК), этилметилкарбонат (ЭМС) и т. д.
Соль лития является еще одним компонентом электролита и основным источником лития. Эти соли лития включают гексафторфосфат лития (LiPF6), бис(фторсульфонил)имид лития (LiFSI), тетрафторборат лития (LiBF₄), перхлорат лития (LiClO₄) и т. д.
Присадки составляют около 5% электролита. К таким добавкам относятся пленкообразующие-добавки, огнезащитные-добавки, стабилизаторы и т. д. Например, обычные пленкообразующие-добавки, такие как винилкарбонат (ВК), фторированный винилкарбонат (ФЭК).
В целом эффективность литиевого электролита зависит от синергетического эффекта растворителей, литиевой соли и добавок. Например, комбинация смешанного растворителя EC/DMC и LiPF.6может сбалансировать как ионную проводимость, так и стабильность.
Влияние присутствия воды в электролитах
Эти компоненты чрезвычайно чувствительны к электрохимическим характеристикам, вода и примеси могут серьезно повлиять на производство и качество литиевых батарей. Например:
Вода может вступать в химическую реакцию с солями лития в электролите с образованием вредных веществ, таких как плавиковая кислота (HF) и фторид лития (LiF), которые могут повредить структуру аккумулятора, вызвать утечку или короткое замыкание, а также снизить емкость аккумулятора.
Пленка интерфейса твердого электролита (SEI), образованная пленкообразующими добавками-, может повреждаться водой, теряя свою плотность и однородность, что приводит к увеличению внутреннего сопротивления аккумулятора и снижению разрядной емкости.
Во время зарядки и разрядки вода может разлагаться с образованием газов (таких как CO₂ и H₂), что увеличивает внутреннее давление аккумулятора. Это может привести к вздутию аккумулятора, утечке жидкости и даже к курению, возгоранию и взрыву, что представляет угрозу безопасности.
Опасности, связанные с водой, упомянутые при обработке растворителями, также существуют в электролите. Таким образом, присутствие воды влияет на проводимость электролита, стабильность границы раздела электролитов, а также на срок службы и безопасность аккумулятора. Это ключевой фактор контроля при производстве и использовании литиевых батарей.
Молекулярные сита для обезвоживания электролита
Применение молекулярных сит в электролитах варьируется в зависимости от их конкретных целей, таких как сушка растворителя, обезвоживание и раскисление электролита, регенерация электролита и улучшение электрохимических характеристик.
Цеолитовое молекулярное сито типа 5А является наиболее подходящим для обезвоживания электролита и может эффективно удалять воду из электролита, предотвращая повышенное внутреннее сопротивление и электрохимические реакции, тем самым улучшая производительность и безопасность литиевой батареи.
Молекулярные сита типа 3A, 4A, 13X, литиевого типа и композитные цеолитные молекулярные сита могут избирательно наноситься на литиевые электролиты. Используя их сильную адсорбцию, свойство просеивания ионов и структурную стабильность, можно улучшить чистоту, стабильность и цикличность электролитов.
