וואָס מאַטעריאַלס זענען אין אַ ליטהיום יאָן באַטאַרייע?

מאָדערן קאַטאָוד מאַטעריאַלס אַרייַננעמען ליטהיום-מעטאַל אַקסיידז [אַזאַ ווי LiCoO ₂ , לימן ₂ אָ ₄ און Li(NixMnyCoz)O ₂ ], וואַנאַדיום אַקסיידז, אָליווינז (אַזאַ ווי LiFePO ₄ ), און קריקאָנלאָדלעך ליטהיום אַקסיידז. ^11,12 לייערד אַקסיידז מיט קאָבאַלט און ניקאַל זענען די מערסט געלערנט מאַטעריאַלס פֿאַר ליטהיום-יאָן באַטעריז.זיי ווייַזן אַ הויך פעסטקייַט אין די הויך-וואָולטידזש קייט אָבער קאָבאַלט האט לימיטעד אַוויילאַבילאַטי אין נאַטור און איז טאַקסיק, וואָס איז אַ ריזיק שטערונג פֿאַר מאַסע מאַנופאַקטורינג.מאַנגאַנעסע אָפפערס אַ נידעריק-פּרייַז סאַבסטיטושאַן מיט אַ הויך טערמאַל שוועל און ויסגעצייכנט קורס קייפּאַבילאַטיז אָבער לימיטעד סייקלינג נאַטור.דעריבער, מיקסטשערז פון קאָבאַלט, ניקאַל און מאַנגאַנעס זענען אָפט געניצט צו פאַרבינדן די בעסטער פּראָפּערטיעס און מינאַמייז די דיסאַדוואַנטידזשיז.וואַנאַדיום אַקסיידז האָבן אַ גרויס קאַפּאַציטעט און ויסגעצייכנט קינעטיק.אָבער, רעכט צו ליטהיום ינסערשאַן און יקסטראַקשאַן, דער מאַטעריאַל טענדז צו ווערן אַמאָרפאַס, וואָס לימאַץ די סייקלינג נאַטור.אָליווינעס זענען ניט-טאַקסיק און האָבן אַ מעסיק קאַפּאַציטעט מיט נידעריק וועלקן רעכט צו סייקלינג, אָבער זייער קאַנדאַקטיוואַטי איז נידעריק.מעטהאָדס פון קאָוטינג די מאַטעריאַל האָבן שוין באַקענענ וואָס מאַכן זיך פֿאַר די נעבעך קאַנדאַקטיוואַטי, אָבער עס מוסיף עטלעכע פּראַסעסינג קאָס צו די באַטאַרייע.

אַנאָוד מאַטעריאַלס

אַנאָוד מאַטעריאַלס זענען ליטהיום, גראַפייט, ליטהיום-אַללויינג מאַטעריאַלס, ינטערמעטאַליקס אָדער סיליציום. ¹¹ ליטהיום סימז צו זיין די מערסט גלייַך פאָרויס מאַטעריאַל אָבער ווייזט פּראָבלעמס מיט סייקלינג נאַטור און דענדריטיק וווּקס, וואָס קריייץ קורץ סערקאַץ.קאַרבאָנאַסעאָוס אַנאָדעס זענען די מערסט געוויינט אַנאָדיק מאַטעריאַל רעכט צו זייער נידעריק פּרייַז און אַוויילאַבילאַטי.אָבער, די טעאָרעטיש קאַפּאַציטעט (372 מאַה / ג) איז נעבעך קאַמפּערד מיט די אָפּצאָל געדיכטקייַט פון ליטהיום (3,862 מאַה / ג).עטלעכע השתדלות מיט ראָמאַן גראַפייט ווערייאַטיז און טשאַד נאַנאָטובעס האָבן געפרוווט צו פאַרגרעסערן די קאַפּאַציטעט אָבער האָבן קומען מיט די פּרייַז פון הויך פּראַסעסינג קאָס.אַללוי אַנאָדעס און ינטערמעטאַלליק קאַמפּאַונדז האָבן הויך קאַפּאַסאַטיז אָבער אויך ווייַזן אַ דראַמאַטיק באַנד ענדערונג, ריזאַלטינג אין נעבעך סייקלינג נאַטור.השתדלות האָבן שוין געמאכט צו באַקומען די באַנד ענדערונגען דורך ניצן נאַנאָקריסטאַללינע מאַטעריאַלס און די צומיש פאַסע (מיט Al, Bi, Mg, Sb, Sn, Zn, און אנדערע) אין אַ ניטאַללויינג סטייבאַלאַזיישאַן מאַטריץ (מיט קאָ, קו, פע, אָדער ניי).סיליציום האט אַ גאָר הויך קאַפּאַציטעט פון 4,199 מאַה / ג, קאָראַספּאַנדינג מיט אַ זאַץ פון סי. ₅ לי ₂₂ .אָבער, סייקלינג נאַטור איז נעבעך, און פידינג קאַפּאַציטעט איז נישט נאָך פארשטאנען.

עלעקטראָליטעס

א זיכער און לאַנג-בלייַביק באַטאַרייע דאַרף אַ שטאַרק עלעקטראָליטע וואָס קענען וויטסטאַנד יגזיסטינג וואָולטידזש און הויך טעמפּעראַטורעס און וואָס האט אַ לאַנג פּאָליצע לעבן און אָפפערס אַ הויך מאָביליטי פֿאַר ליטהיום ייאַנז.טייפּס אַרייַננעמען פליסיק, פּאָלימער, און האַרט-שטאַט עלעקטראָליטעס. ¹¹ פליסיק עלעקטראָליטעס זענען מערסטנס אָרגאַניק, סאַלוואַנט-באזירט עלעקטראָליטעס מיט ליבק ₄ אָ ₈ (ליבאָב), ליפּף ₆ , לי[פף ₃ (סי ₂ פ ₅ ) ₃ ], אָדער ענלעך.די מערסט וויכטיק באַטראַכטונג איז זייער פלאַמאַביליטי;די בעסטער פּערפאָרמינג סאָלוואַנץ האָבן נידעריק בוילינג פונקטן און פלאַש פונקטן אַרום 30 ° C.דעריבער, ווענטינג אָדער יקספּלאָוזשאַן פון דער צעל און דערנאָך די באַטאַרייע איז אַ געפאַר.עלעקטראָליטע דיקאַמפּאָוזישאַן און העכסט עקסאָטהערמיק זייַט ריאַקשאַנז אין ליטהיום-יאָן באַטעריז קענען מאַכן אַ ווירקונג באקאנט ווי "טערמאַל ראַנאַוויי."אַזוי, די ברירה פון אַ עלעקטראָליטע אָפט ינוואַלווז אַ טריידאָפף צווישן פלאַממאַביליטי און עלעקטראָטשעמיקאַל פאָרשטעלונג.

סעפּאַראַטאָרס האָבן אַ געבויט-אין טערמאַל שאַטדאַון מעקאַניזאַמז, און נאָך פונדרויסנדיק סאַפיסטאַקייטיד טערמאַל פאַרוואַלטונג סיסטעמען זענען מוסיף צו די מאַדזשולז און באַטאַרייע פּאַקס.יאָניק ליקווידס זענען אונטער באַטראַכטונג רעכט צו זייער טערמאַל פעסטקייַט אָבער האָבן הויפּט דיסאַדוואַנטידזשיז, אַזאַ ווי ליטהיום דיסאַלושאַן פון די אַנאָוד.

פּאָלימער עלעקטראָליטעס זענען יאָניקאַללי קאַנדאַקטיוו פּאָלימערס.זיי זענען אָפט געמישט אין קאַמפּאַזאַץ מיט סעראַמיק נאַנאָפּאַרטיקלעס, ריזאַלטינג אין העכער קאַנדאַקטיוואַטיז און קעגנשטעל צו העכער וואָולטידזש.אין אַדישאַן, רעכט צו זייער הויך וויסקאָסיטי און קוואַזי-האַרט נאַטור, פּאָלימער עלעקטראָליטעס קען ינכיבאַט ליטהיום דענדריטעס פון גראָוינג ¹³ און קען דעריבער זיין געוויינט מיט ליטהיום מעטאַל אַנאָדעס.

האַרט עלעקטראָליטעס זענען ליטהיום-יאָן קאַנדאַקטיוו קריסטאַלז און סעראַמיק ברילן.זיי ווייַזן אַ זייער נעבעך נידעריק-טעמפּעראַטור פאָרשטעלונג ווייַל די ליטהיום מאָביליטי אין די האַרט איז זייער רידוסט ביי נידעריק טעמפּעראַטורעס.אין אַדישאַן, האַרט עלעקטראָליטעס דאַרפֿן ספּעציעל דעפּאַזישאַן טנאָים און טעמפּעראַטור טריטמאַנץ צו באַקומען פּאַסיק נאַטור, מאכן זיי גאָר טייַער אין נוצן, כאָטש זיי עלימינירן די נויט פֿאַר סעפּערייטערז און די ריזיקירן פון טערמאַל ראַנאַוויי.

סעפּאַראַטאָרס

א גוט רעצענזיע פון ​​סעפּאַראַטאָר מאַטעריאַלס און באדערפענישן איז צוגעשטעלט דורך P. Arora און Z. Zhang. ¹⁴ ווי זיין נאָמען סאַגדזשעס, די באַטאַרייע סעפּאַראַטאָר סעפּערייץ די צוויי ילעקטראָודז פיזיקלי פון יעדער אנדערער, ​​אַזוי ויסמיידן אַ קורץ קרייַז.אין דעם פאַל פון אַ פליסיק עלעקטראָליטע, די סעפּאַראַטאָר איז אַ פּינע מאַטעריאַל וואָס איז סאָוקט מיט די עלעקטראָליטע און האלט עס אין פּלאַץ.עס דאַרף זיין אַן עלעקטראָניש ינסאַלייטער מיט מינימאַל עלעקטראָליטע קעגנשטעל, מאַקסימום מעטשאַניקאַל פעסטקייַט און כעמישער קעגנשטעל צו דערנידעריקונג אין די העכסט עלעקטראָטשעמיקאַללי אַקטיוו סוויווע.אין אַדישאַן, די סעפּאַראַטאָר אָפט האט אַ זיכערקייַט שטריך, גערופֿן "טערמאַל שאַטדאַון."אין עלעוואַטעד טעמפּעראַטורעס, עס מעלץ אָדער קלאָוזיז זייַן פּאָרעס צו פאַרמאַכן אַראָפּ די ליטהיום-יאָן אַריבערפירן אָן לוזינג זייַן מעטשאַניקאַל פעסטקייַט.סעפּאַראַטאָרס זענען סינטאַסייזד אין שיץ און אַסעמבאַלד מיט די ילעקטראָודז אָדער דאַפּאַזיטיד אויף איין ילעקטראָוד אין סיטו.קאָסטווייז, די יענער איז די בילכער אופֿן אָבער פּאָוזיז עטלעכע אנדערע סינטעז, האַנדלינג און מעטשאַניקאַל פּראָבלעמס.האַרט-שטאַט עלעקטראָליטעס און עטלעכע פּאָלימער עלעקטראָליטעס דאַרפֿן קיין סעפּאַראַטאָר.