リチウム電池用電解液の関連技術開発動向 5 新動向分析

電解質は、バッテリーの正極と正極の間の導電性イオン伝導体です。電解質のリチウム塩、高純度有機溶媒、必要な添加剤、その他の原料を一定の割合で配合して構成されています。バッテリーのエネルギー密度、出力密度、広範な温度用途、サイクル寿命、安全性能において重要な役割を果たします。

シェル、正極、負極、電解質、隔膜で構成される電極材料は間違いなく人々の注目と研究の焦点です。しかし同時に電解質も無視できない要素です。結局のところ、バッテリーのコストの 15% を占める電解液は、バッテリーのエネルギー密度、出力密度、幅広い温度用途、サイクル寿命、安全性能、その他の側面において重要な役割を果たしています。

電解質は、バッテリーの正極と負極の間を伝導するために使用されるイオン伝導体です。リチウム電解質などの原料、高純度有機溶媒、必要な添加剤を一定の割合で配合して構成されています。リチウム電池の用途がますます広範になるにつれて、さまざまなリチウム電池の電解質に対する要件も必然的に異なります。

現在、高比エネルギーの追求がリチウム電池の最大の研究方向となっている。特にモバイル デバイスが人々の生活に占める割合が増大している現在、バッテリーの耐久性はバッテリーの最も重要な性能となっています。

マイナスシリコンはグラム容量が大きいことが注目されています。しかし、その用途の拡大と利用により、近年その応用はグラム容量が高く、体積変化が小さいマイナスシリコンカーボンへと研究の方向性が変わってきています。フィルム形成添加剤が異なれば、シリコンカーボンの負のサイクルに異なる影響を及ぼします。

2. ハイパワー電解液

現時点では、市販のリチウム電子電池は高い連続放電率を達成することが困難です。主な理由は、電池の電極耳が著しく加熱され、内部抵抗により電池全体の温度が高くなりすぎ、熱が発生しやすいためです。コントロール。したがって、電解液は高い導電率を維持しながら、バッテリーの過度の過熱を防ぐことができなければなりません。迅速な充填も電解質開発の重要な方向性です。

高出力バッテリーには、電極材料の高い固相拡散、ナノ結晶化による短いイオン移動経路、電極の厚さと緻密さの制御だけでなく、電解質に対するより高い要件も必要です。 1. 高解離電解質塩。 2.2 溶剤配合 - 低粘度; 3. インターフェース制御 - 低フィルムインピーダンス。

3. 幅広い温度の電解液

高温では、バッテリーは電解液自体の分解や、材料と電解液の間での有害反応を起こしやすくなります。低温では、電解質の塩析と負の SEI 膜インピーダンスの 2 倍の増加が発生する可能性があります。いわゆる幅広い温度の電解質により、バッテリーの動作環境が広がります。次の図は、さまざまな溶媒の沸点と凝固特性の比較を示しています。

4. 安全な電解液

バッテリーの安全性は、燃焼や爆発にも反映されます。まず、バッテリー自体が可燃性であるため、過充電、過放電、ショート、外部ピンの締め付け、外部温度が高すぎる場合には、安全上の事故が発生する可能性があります。したがって、難燃剤は安全な電解液の重要な研究方向です。

従来の電解液に難燃剤を添加することで難燃機能を実現します。一般的にはリン系やハロゲン系の難燃剤が使用されます。価格もリーズナブルで電解液の性能を損なうこともありません。さらに、電解質として室温のイオン液体を使用することも研究段階に入っており、これによりバッテリーでの可燃性有機溶媒の使用が完全に排除されます。さらに、イオン液体は蒸気圧が非常に低く、熱的/化学的安定性が高く、不燃性の特性を備えているため、リチウム電池の安全性が大幅に向上します。

5. ロングサイクル電解液

現時点では、リチウム電池の回収、特に電力の回収には依然として大きな技術的困難があり、電池寿命を改善することがこの状況を緩和する方法である。

長期電解質には 2 つの重要な研究アイデアがあります。 1 つは、熱安定性、化学的安定性、電圧安定性などの電解質の安定性です。もう一つは、他の材料との安定性であり、電極膜は安定であり、ダイヤフラムは酸化せず、液体回収部は腐食しない。