Zeolitové molekulové sitá možno použiť na dehydratáciu elektrolytov fyzikálnou adsorpciou, čím sa zabráni negatívnym účinkom vody, a tým sa zlepší výkon a bezpečnosť lítiovej batérie, ktorá v poslednej dobe priťahuje čoraz väčšiu pozornosť.
Zložky bežných lítiových elektrolytov
Organické rozpúšťadlá sú hlavnou zložkou elektrolytu, čo predstavuje asi 80 % ~ 90 %. Tieto rozpúšťadlá zahŕňajú etylénkarbonát (EC), dimetylkarbonát (DMC), propylénkarbonát (PC), dietylkarbonát (DEC), etylmetylkarbonát (EMC) atď.
Lítiová soľ je ďalšou zložkou elektrolytu a je hlavným zdrojom lítia. Tieto soli lítia zahŕňajú hexafluórfosfát lítny (LiPF6), bis(fluórsulfonyl)imid lítny (LiFSI), tetrafluórborát lítny (LiBF4), chloristan lítny (LiClO4) atď.
Prísady tvoria asi 5 % elektrolytu. Tieto prísady zahŕňajú filmotvorné-aditíva, -aditíva spomaľujúce horenie, stabilizátory atď. Napríklad bežné filmotvorné-aditíva, ako je vinylkarbonát (VC), fluórovaný vinylkarbonát (FEC).
Celkovo výkon lítiového elektrolytu závisí od synergického účinku rozpúšťadiel, lítiovej soli a prísad. Napríklad kombinácia EC/DMC zmiešaného rozpúšťadla a LiPF6môže vyvážiť iónovú vodivosť a stabilitu.
Vplyv prítomnosti vody v elektrolytoch
Tieto zložky sú mimoriadne citlivé na elektrochemický výkon, voda a nečistoty môžu vážne ovplyvniť výrobu a kvalitu lítiových batérií. Napríklad:
Voda môže chemicky reagovať s lítiovými soľami v elektrolyte za vzniku škodlivých látok, ako je kyselina fluorovodíková (HF) a fluorid lítny (LiF), ktoré môžu poškodiť štruktúru batérie, spôsobiť vytečenie alebo skrat a znížiť kapacitu batérie.
Film rozhrania pevného elektrolytu (SEI) tvorený filmotvornými prísadami- môže byť vodou poškodený, stratí svoju hustotu a rovnomernosť, čo vedie k zvýšeniu vnútorného odporu batérie a zníženiu vybíjacej kapacity.
Počas nabíjania a vybíjania sa voda môže rozkladať a vytvárať plyny (ako CO₂ a H₂), čo zvyšuje vnútorný tlak batérie. Môže to viesť k vydutiu batérie, úniku kvapaliny a dokonca aj fajčeniu, požiaru a výbuchu, čo predstavuje hrozbu pre bezpečnosť.
Nebezpečenstvá vody uvedené pri spracovaní rozpúšťadlami existujú aj v elektrolyte. Stručne povedané, prítomnosť vody ovplyvňuje vodivosť elektrolytu, stabilitu rozhrania elektrolytu a životnosť batérie a bezpečnosť, je to kľúčový kontrolný faktor pri výrobe a používaní lítiových batérií.
Molekulové sitá na dehydratáciu elektrolytov
Aplikácia molekulových sít v elektrolytoch sa líši v závislosti od ich špecifických účelov, ako je sušenie rozpúšťadla, dehydratácia a odkyslenie elektrolytu, regenerácia elektrolytu a zvýšenie elektrochemického výkonu.
Zeolitové molekulárne sito typu 5A je najobľúbenejšie na dehydratáciu elektrolytu a dokáže účinne odstrániť vodu z elektrolytu, čím zabraňuje zvýšenému vnútornému odporu a elektrochemickým reakciám, čím zlepšuje výkon a bezpečnosť lítiovej batérie.
Na lítiové elektrolyty možno selektívne aplikovať molekulové sitá typu 3A, 4A, 13X, typu, lítiového typu a kompozitné zeolitové molekulové sitá. Využitím ich silnej adsorpcie, vlastností preosievania iónov a štrukturálnej stability na zlepšenie čistoty, stability a cyklického výkonu elektrolytov.
