鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2018年05月15日
鋰離子在離子液體電解質中是如何遷移的?
直到目前為止,還沒有一款完全理想的、適合于鋰電池的電解質。如今最常用的還是有機電解液,因為其具有高的離子電導率和較寬的溫度使用范圍。
鋰電池技術正在新能源的道路上飛速奔跑,現代社會對于鋰電池的比能量、安全性有了更加廣泛的關注。對于鋰電池而言,正負極材料、電解質的革新是提高其性能的根本源泉。
直到目前為止,還沒有一款完全理想的、適合于鋰電池的電解質。如今最常用的還是有機電解液,因為其具有高的離子電導率和較寬的溫度使用范圍。由于其本身容易著火,引發安全事故,所以新型電解質的開發勢在必行。開發新型電解質需要一套可靠的理論來支持,但是由于電解液涉及了較多的影響因素(例如粘度,鹽濃度,溶解,離子締合和離子-溶劑相互作用)對于離子的遷移機制還不甚清楚。那么,在離子液體電解質中,鋰離子是如何遷移的呢?
離子液體電解質
鋰離子電池有一種電解質的材料是離子液體。離子液體的定義目前尚不明確,一般認為它是完全由陽離子和陰離子組成的液體,在室溫或室溫附近呈現為液態的有機鹽類。離子液體具有獨特的性質,包括不可燃性,低蒸氣壓,高熱穩定性,良好的電化學穩定性,低毒性和高離子含量等。
通常,將離子液體分為AlCl3型離子液體、非AlCl3型離子液體和特殊離子液體三類。各種離子液體的理化性質都可以在相關文獻中找到。總體而言,離子液體的粘度比液態電解質高一至兩個數量級,因此離子電導率比液體電解質的離子電導率低三至四個數量級。華登定律通常用于離子液體的電導率和粘度之間的關系,表達如下:
λi是離子種類i的離子電導率,μ是粘度。
因為粘度很大程度上取決于這些影響因素之間的相互作用,例如范德華相互作用,構象自由度,庫侖力和離子形狀等,科研人員在研究離子液體中離子物質之間的相互作用上已經付出了很多努力。除了低離子電導率之外,離子液體電解質的應用也不太可能在碳負極材料上形成SEI層,導致循環中的Li離子耗盡。所以,在許多情況下,離子液體需要輔助添加劑以用來作電解質。