1. 액체 전해질
The selection of electrolytes has a significant impact on the functionality of lithium-ion batteries. It is necessary to have good chemical stability, especially in high potential and temperature environments where differentiation is not easily occurring. It has a high ion conductivity (>10-3S/cm), 불활성이고 음극 및 양극 데이터를 부식시키지 않아야 합니다. 리튬 이온 배터리의 높은 충전 및 방전 가능성과 음극 물질에 내장된 화학적 활성 리튬의 존재로 인해 전해질로 물을 포함하는 대신 유기 화합물을 선택해야 합니다. 그러나 유기화합물의 이온전도도는 좋지 않기 때문에 유기용매에 용해성 전도염을 첨가하여 이온전도도를 향상시켜야 한다. 현재 리튬이온전지는 EC, PC, DMC, DEC 등의 무수 유기용매와 액체전해질을 주로 사용하며, 대부분 EC/DMC, PC/DMC 등의 혼합용매를 사용한다. 전도성 염에는 LiClO4, LiPF6, LiBF6, LiAsF6 등이 포함됩니다. 전도성은 LiAsF6, LiPF6, LiClO4 및 LiBF6 순입니다. LiClO4는 일반적으로 높은 산화 저항성과 폭발과 같은 안전 문제로 인해 실험적 논의로 제한됩니다. LiAsF6는 이온 전도도가 높고 정제가 용이하며 안정성이 우수하지만 독성 As를 함유하고 있어 사용에 제한이 있습니다. LiBF6는 화학적 및 열적 안정성이 낮고 전도성이 낮습니다. LiPF6는 분화 반응을 거치지만 이온 전도도가 높습니다. 따라서 LiPF6는 현재 주로 리튬 이온 배터리에 사용됩니다. 현재 상업용 리튬이온 배터리에 사용되는 대부분의 전해질은 높은 이온 전도성과 우수한 전기화학적 안정성을 지닌 LiPF6 EC/DMC를 사용합니다.
2. 고체 전해질
금속 리튬을 직접 양극 소재로 사용하는 것은 가역 용량이 높아 이론 용량이 최대 3862mAh·g-1로 흑연 소재의 10배 이상이며 가격도 상대적으로 저렴하다. 차세대 리튬 이온 배터리의 가장 매력적인 양극 소재로 간주되지만 덴드라이트 리튬이 발생할 수 있습니다. 고체 전해질을 이온 전도로 선택하면 수지상 리튬의 성장을 억제할 수 있으므로 금속 리튬을 양극 재료로 사용할 수 있습니다. 또한 고체 전해질을 사용하면 액체 전해질 누출의 결함을 방지할 수 있으며 배터리를 더 얇게 만들 수 있습니다(두께0.1mm), 더 높은 에너지 밀도, 더 작은 고에너지 배터리. 손상 테스트 결과 전고체 리튬 이온 배터리는 높은 안전 기능을 가지고 있는 것으로 나타났습니다. 펑크, 발열(200도), 단락, 과충전(600%) 등의 손상 테스트 후 액체 전해질 리튬이온 배터리는 누수 및 폭발 등의 안전 문제가 발생할 수 있으며, 전고체 배터리는 내부 온도가 약간 상승("20도")되는 것 외에 다른 안전 문제는 없습니다. 고체 고분자 전해질은 우수한 유연성, 필름 형성 특성, 안정성 및 저비용 특성을 가지고 있습니다. 양극과 음극 사이의 분리막과 이온 전달용 전해질로 사용할 수 있습니다.
고체 고분자 전해질은 일반적으로 건식 고체 고분자 전해질(SPE)과 겔 고분자 전해질(GPE)로 나눌 수 있습니다. SPE 고체 고분자 전해질은 주로 폴리에틸렌 옥사이드(PEO)를 기반으로 하며 이온 전도도가 낮고 100도에서 10-40cm까지만 도달할 수 있습니다. SPE에서 이온 전도는 주로 무정형 영역에서 발생하며 이동 및 이동을 위해 폴리머 사슬의 움직임을 활용합니다. PEO의 단순한 결정화는 분자 사슬의 규칙성이 높기 때문이며 결정화는 이온 전도도를 감소시킵니다. 따라서 이온전도도를 향상시키기 위해서는 한편으로는 고분자의 결정화도를 낮추고 사슬의 이동성을 향상시킴으로써 달성할 수 있고, 다른 한편으로는 고분자 내 전도성염의 용해도를 높여서 달성할 수 있다. 고분자의 결정화 기능을 손상시키는 그래프팅, 차단, 가교, 공중합 및 기타 수단을 사용하면 이온 전도도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 또한 무기 복합 염에 참여하면 이온 전도성도 향상될 수 있습니다. 전도성 염의 용해도는 고체 고분자 전해질에 비유전율이 높고 상대 분자량이 낮은 PC와 같은 액체 유기 용매를 첨가하여 크게 향상시킬 수 있습니다. 형성되는 전해질은 GPE 젤 폴리머 전해질로 상온에서 높은 이온전도도를 가지지만 작동 중 액체 분리로 인해 실패합니다. 젤 폴리머 리튬 이온 배터리가 상용화되었습니다.