고 농도 전해질 설계 의 이점 은 무엇 입니까?

고 농도의 전해질은 일반적으로 전통적인 전해질보다 훨씬 높은 소금 농도를 가진 시스템을 의미합니다 (일반적으로 > 3 mol/L, 심지어 5-10 mol/L 또는 더 높습니다).그들은 리?? / 나트륨 / 아연 이온 배터리와 같은 전기 화학 에너지 저장 시스템에서 상당한 관심을 끌었습니다..

I. 고 농도의 전해질 설계의 구체적인 이점은 무엇입니까?

1전기 화학 안정성 창을 확장

높은 농도에서, 애니온은 용매 분자의 수를 감소시키는 용매 구조에 참여합니다.용매 분자와 캐티온 사이의 강한 조율은 가장 높은 점유 분자 오비탈을 낮추고 가장 낮은 점유되지 않은 분자 오비탈을 올립니다., 이를 통해 항산화 능력을 크게 향상시키고, 전해질 분해를 억제하고, 고전압 카토드 (예를 들어 5V 수준의 재료) 와 리?? / 나트륨 금속 애노드를 일치시킵니다.

2덩어리 성장 억제 및 안전성 향상

자유 용매 분자가 거의 없으므로, 애니온은 비 유기 구성 요소 (LiF 및 Li3N와 같은) 로 풍부한 안정적인 고체 전해질 인터페이스를 형성하기 위해 우선적으로 감소합니다. 이 인터페이스는 밀도가 높습니다.유니폼, 높은 기계적 강도를 가지고 있으며 리?? / 나트륨 덩드리트가 분리기를 뚫는 것을 효과적으로 억제하고 단전 및 열 도출의 위험을 줄입니다.

3열 안정성 향상

감소된 자유 용매와 용매와 소금 사이의 강한 상호 작용은 전해질의 휘발성 및 불화성을 감소시킵니다.일부 고 농도 시스템 은 심지어 "불화성 없는" 수준 까지 도달 한다, 고온 또는 악용 조건에서 배터리 안전성을 크게 향상시킵니다.

4. 전환 금속 해체를 억제

고전압 하에서 고 농도 시스템은 카토드 물질의 전해질 염증을 줄이고 Mn, Co, Ni와 같은 전환 금속 이온의 해소를 억제합니다.따라서 카토드 구조를 안정화하고 주기 수명을 연장합니다..

5"금속 물"과 같은 특수 시스템을 달성

수분 전해질에서 초고 농도는 모든 물 분자가 용해에 참여하도록 허용하여 물의 전기 화학 창을 크게 확장합니다. (1.23 V에서 3.0 V 이상).이것은 수성 배터리에 고전압 전극 재료를 사용할 수 있습니다., 안전과 에너지 밀도를 균형 잡습니다.

II. 고 농도 의 전해질 을 사용 하는 단점?

1높은 점성과 낮은 수분성

높은 농도는 내부 음의 상호 작용을 강화하여 전해질의 점도가 급격히 증가합니다. 이것은 분리기와 전극의 습성을 감소시킵니다.전해질 주입을 어렵게 만들고 전극 내부의 이온 운송 저항을 증가시킬 수 있습니다., 이율 성과에 영향을 미칩니다.

2이온 전도성 감소

전하 운반자의 수가 증가하지만, 점성이 증가하면 이온 이동성이 현저하게 감소합니다. 이온 전도도는 전통적인 농도 시스템에 비해 종종 낮습니다.특히 낮은 온도에서, 배터리의 빠른 충전과 낮은 온도 성능에 영향을 미칩니다.

3더 높은 비용

높은 농도는 전해질의 부피 단위당 더 많은 리?? 소금 (LiPF6, LiFSI, LiTFSI 등) 이 소비된다는 것을 의미합니다.배터리의 제조 비용을 크게 증가시킵니다..

4공정 및 장비에 대한 높은 요구 사항

• 일부 고 농도의 전해질 (LiFSI 기반 전해질 등) 은 알루미늄 전류 수집기를 부식시킬 수 있으므로 특별한 처리 또는 첨가물 도입이 필요합니다.

• 고 점성이 진공 주입 및 침착과 같은 프로세스에 도전을 제기하여 긴 침착 시간 또는 압력 침착을 필요로 할 수 있습니다.

• 초고 농도 시스템에서의 소금은 낮은 온도 또는 장기간 침착하는 동안 침착하여 일관성에 영향을 줄 수 있습니다.

5낮은 온도에서의 제한된 성능

고 농도의 시스템은 종종 높은 유텍틱 지점을 가지고 있으며, 낮은 온도에서 점도가 급격히 증가하고 심지어 부분 소금 결정화까지합니다.낮은 온도에서 심각한 용량 저하를 초래합니다..

6복잡한 인터페이스 호환성

높은 농도는 일반적으로 안정적인 인터페이스 필름을 촉진하지만, 일부 시스템에서 과도하게 두꺼운 또는 균일하지 않은 인터페이스 필름은 실제로 인터페이스 임피던스를 증가시킬 수 있습니다.특히 자전거를 타는 동안, 지속적으로 두께가 커지고 장기 순환 안정성에 영향을 줄 수 있습니다.

고 농도의 전해질은 용해 구조를 변화시킴으로써 안정성, 안전성 및 인터페이스 제어에서 중요한 이점을 제공합니다.다음 세대의 높은 에너지 밀도 배터리 (특히 금속 안도 배터리) 의 핵심 기술로그러나, 그들의 높은 점착성, 낮은 전도성, 높은 비용, 그리고 프로세스 호환성은 실질적인 응용에서 극복해야 할 주요 장애물입니다.일반적인 전략은 낮은 점착성 co-solvents의 도입을 포함합니다., 고 농도의 전해질을 사용 하 여 (분해 물질과 함께), 이러한 장점을 유지하면서 엔지니어링 성능을 향상시키기 위해 새로운 소금/용액 시스템을 개발.