リチウムイオン電池電解質レビューの定義と動作

リチウムイオン電池の電解質は何ですか？

電解質はリチウムイオン電池の大部分を占めています。実際のところ、リチウムイオン電池は電解質なしでは機能しません。電解質は、正のリチウムイオンがバッテリーのカソードとアノードの間で輸送される媒体です。ほとんどのリチウムイオン電池では、電解質はリチウム塩で構成されています。リチウム塩の他に、電解質が適切に機能し、適切な特性を持つために、電解質に含める必要のあるさまざまな添加剤があります。電解質に添加される添加剤は、電解質の安定性を改善するのに役立ち、樹枝状の形成や溶液自体の劣化などの問題を防ぎます。アノードとカソードの材料に応じて、特定の電解質組成は異なります。最も重要な部分は、これらの添加剤の組成を検討することです。これらの添加剤は、リチウムイオン電池の性能に大きな影響を与えるからです。

電解質添加剤はリチウムイオン電池の内部でどのように機能しますか？

電解質は、リチウムイオン電池内部の触媒として機能します。充電および放電中に、アノードからカソードへのイオンの移動を促進します。電解質は、液体に溶ける塩、酸、その他の塩基で構成されています。その後、ゲル化したドライフォーマットに変換されます。電解質はまた別の形態を有し、それは固体リチウム電池で使用されるポリマーの形態である。ナトリウム硫黄電池に使用される他の形態の固体セラミックおよび溶融塩。

リチウムイオン電池の内部で使用される電解質は、液体、ゲル、または乾燥ポリマーの形です。電解質の液体形態は非常に可燃性の有機物質であり、水溶液ではありません。ほとんどの場合、それはエチレンカーボネートのような有機溶媒とリチウム塩で構成されています。リチウム塩は多様な炭酸塩と混合されて、より高い導電率を提供し、電解質の温度範囲の限界を拡大します。ガス発生のような他の負の側面を減らし、混合物の高温サイクルを改善するために、いくつかの他の塩を混合物に導入することができる。

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リチウムイオン電池とリチウムポリマー電池では、内部の電解質が多くの添加剤に導入されます。これらの添加剤は、電解質の導電率を高めるために使用されます。さらに、添加剤が混合物に導入され、寿命を改善し、バッテリーの健康に不可欠な独自の特性を強化します。各メーカーは、電解質に添加される添加剤のレシピを持っており、各企業の企業秘密と見なされています。

一般的に、電解質は安定した要素です。ただし、リチウムイオン電池では、電池内部の化学反応が継続するためです。不動態化薄膜が電池の陽極に形成されます。そのパッシベーション膜は「固体電解質界面（SEI）」と呼ばれます。このフィルム層は、アノードをカソードから分離する分離層として機能しますが、イオンがその中を流れることを可能にし、セパレーターのように機能します。要約すると、リチウムイオン電池のSEI層は、電池が適切に動作および機能するために不可欠です。さらに、電解質の酸化はリチウムイオン電池のカソードで時間の経過とともに発生し、その代わりに電池の容量に永続的に影響を与えます。

リチウムイオン電池の混合物に添加される添加剤は、SEIが制限されすぎるのを防ぐ方法として機能します。これらは、バッテリーの寿命を延ばす方法として追加されています。

前に述べたように、添加剤は彼らの会社の最高の秘密です。ただし、有名な添加剤は炭酸ビニレン（VC）です。リチウムイオン電池のライフサイクルを向上させる高品質の素材です。特に高温で動作する場合。さらに、それは広範囲の使用と老朽化で内部抵抗を低く保ちます。さらに、VCは、既知の副作用なしに、アノード上のSEIフィルムの安定剤として機能します。

固体電解質とは何ですか？

固体電解質は、電子絶縁体であるにもかかわらず、陽イオンと陰イオンに対して高い導電率を示す固体です。代替エネルギー源の需要がピークに達した1970年代初頭に開発されました。固体電解質は、固相または状態にある間、イオンの移動中に電気を伝導する能力を持つ材料です。金属や半導体のような固体電子伝導体とは異なり、固体電解質はイオン（陰イオンと陽イオン）の動きによって電流を伝導します。固体電解質は、高速イオン伝導体（FIC）および超イオン伝導体としても知られています。

固体電解質は2つのカテゴリーに分けられます：

• 無機電解質

• 固体高分子電解質。
  

固体高分子電解質は、通常、重合法によって調製されます。他の方法も、ナノフィラーの添加としてその調製に使用されます。一方、無機電解質には、酸化物と硫化物の粉末が含まれます。

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リチウムイオン電池で使用する場合、固体電解質はアモルファスまたは非結晶の形でなければなりません。それが理由です;メカノケミカル法は、粉砕または粉砕中の電解質の調製に使用されます。

固体電解質の場合、1つと呼ばれるために所有しなければならないいくつかの特性があります。これらのプロパティのうち：

• 非常に高いイオン特性と導電性が必要です。

• それはごくわずかな電子伝導性を持たなければなりません。
  

• 多数の可動イオンを持っている必要があります。
  

• 同等の活性化エネルギーを持つ空の種雄牛が多数いる必要があります。
  

• 電解質の陰イオンのフレームワークは、高度に分極可能でなければなりません。
  

• 最後に、固体電解質は、電解質が使用されるバッテリーのアノードおよびカソードと化学的および物理的に互換性がなければなりません。
  

固体電解質の形成の背後にある科学は、固体イオニクス（SSI）と呼ばれます。 1970年代初頭に世界に紹介されたにもかかわらず、それはまだ-今日まで-新しい研究分野と見なされています。固体電解質の需要は通常の電解質ほどではないため、今後10年間で科学はそれほど改善されないと予測されています。