リチウム電池電解質の分類

リチウムイオン電池における電解質の役割は、人体にとっての血液の重要性のようなものです。これは、リチウムイオン電池のリチウムイオンが正極と負極の間を移動できる媒体です。それがなければ、電子の流れはなく、そのような電池はありません。したがって、その重要性は自明です。電解液の特性の分析については、前回の記事で説明しました。

電解液は、正極と負極の間で電荷の役割を果たし、電気をイオンに伝導し、電子を絶縁する必要があります。これは、バッテリーサイクルのパフォーマンス、動作温度範囲、およびバッテリーの耐久性に非常に重要な影響を及ぼします。リチウムイオン電池の場合、電解質の組成には、溶媒とリチウム塩の少なくとも2つの側面が含まれます。

A.液体電解質

溶媒の選択は、主に3つの側面の特性要件、すなわち、溶媒の誘電率、粘度、および電子供与体特性に基づいています。一般に、高い誘電率はリチウム塩の解離を助長しますが、強力な電子供与体能力は電解液塩の溶解を助長します。いわゆる溶媒の電子供与体特性は、溶媒分子の固有の電子損失能力であり、その能力は、電解液イオンの溶媒能力の程度を決定します。低粘度は、イオンの流動性を高め、導電率を高めるのに役立ちます。

現在、2つ以上の溶媒が通常2成分および多変量混合溶媒に混合されています。一般的な有機溶媒には、エーテル、アルキルカーボネート、ラクトン、ケタールなどが含まれる。

リチウム塩は主に効果的な担体を提供するために使用されます。リチウム塩の選択は、一般的に次の原則に従います。

正極性および負極性の材料との良好な安定性（適合性）、すなわち、貯蔵期間中、電解質と活性物質との間の電気化学反応が小さいため、電池の自己放電能力の損失が最小限に抑えられる。導電率よりも高いため、溶液のオーミック圧力降下は小さくなります。安全性が高く、毒性がなく、汚染がありません。

一般的に使用されるリチウム塩は次のとおりです。リチウムヘキサフルオロヒ酸塩（LiPF6）、LIAsF6は充電および放電中に有毒なヒ化物を放出し、価格は比較的高価です。市販の電池に広く使用されているヘキサフルオロリン酸リチウム（LiPF6）は、導電性が高く、炭素材料との相溶性に優れています。欠点は、価格が比較的高く、固体状態での安定性が低く、水に非常に敏感であるということです。トリフルオロメタンスルホン酸リチウムLiCF3SO2は安定性に優れていますが、その導電率はLiPF6ベースの液体電解質の半分にすぎません。四フッ化ホウ酸リチウム（LiBF4）と過塩素酸リチウム（LiCl04）は広く使用されている塩です。ただし、過塩素酸リチウムリチウムベースのリチウムイミド、通常はリチウムビスフルオロスルホンイミド（LiN（CF3SO2）2）は、非常に乾燥したLiPF6電解質に匹敵する導電率を持ち、FLiCF3SO2を超える安定性を備えています。

B.固体電解質

「超イオン伝導体」または「高速イオン伝導体」としても知られる固体電解質。これは、イオン伝導率がメルトダウンおよび電解質溶液に近づく（または場合によっては超える）固体イオン伝導性材料のクラスを指します。それは、固体と液体の間の一種の奇妙な固体材料です。異常な状態です。一部の原子（イオン）は液体に近い移動度を持っていますが、他の原子はそれらの空間構造（配置）を維持しています。この液固二相特性は、エネルギー（生産、貯蔵、省エネを含む）、冶金学、環境保護、電気化学デバイスなどのさまざまな分野での幅広い応用の見通しと同様に、物理学者や化学者を生み出しました。そして唯物論者の広範な注目。

ポリマー固体電解質は、ポリマーと溶解可能な極性基を含む塩の組み合わせによって形成される固体電解質材料です。半導体やイオン性溶液などの一般的な導電性システムの特性を示すことに加えて、無機固体電解質では利用できない可塑性も備えています。この特性により、ポリマー固体電解質は、アプリケーションで3つの主要な利点を示します。

任意の形状と厚さのフィルム。そのため、高分子電解質の室温導電率は高くありませんが、無機電解質よりも2〜3桁低く、非常に薄い膜に加工することで電池の内部抵抗率が大幅に低下します。導電率は、面積/厚さの比率を増やすことで補正できます。低;気密性-電極と完全に接触するため、充電電流と放電電流が増加します。充電および放電プロセスでは、電極の体積の変化に適応するために、圧力の変化に十分に耐えることができます。ポリマー固体電解質は、電極と組み合わせた場合の軽量、耐圧性、耐衝撃性、耐疲労性、非毒性、非腐食性、および電気化学的安定性の点で、その用途のより広い展望を持っています。現在、国内外の科学者は、エネルギー貯蔵、電気化学部品、センサーなどの研究に適用できるように努力しており、高エネルギーリチウム電池の開発において最も強力な競争相手になっています。

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