Kakav učinak ima količina elektrolita na performanse baterije?

Odabir odgovarajućeg elektrolitskog sustava za različite pozitivne i negativne materijale ne garantira da baterija ima dobre elektrokemijske performanse, a odgovarajuća količina elektrolita mora se odrediti prema zahtjevima različitih pozitivnih i negativnih materijala.

1. Kriteriji prosudbe za količinu elektrolita

Elektrolit se koristi kao medij za migraciju litijevih iona i prijenos naboja. Kako bi se osiguralo da se aktivni materijal u potpunosti koristi, praznine u jezgri baterije moraju se popuniti elektrolitom. Gustoća zbijanja svakog materijala katode je različita, a zahtjevi za količinom elektrolita različiti. Općenito je da je potražnja za elektrolitom katodnog materijala litij-kobalt-oksid-a s velikom gustoćom zbijanja mala, a najveća je potražnja za elektrolitom baterije trojnog i litij-manganatnog katodnog sustava s malom gustoćom zbijanja.

2. Utjecaj volumena elektrolita na performanse baterije

(1) Utjecaj volumena elektrolita na kapacitet baterije

Iz slike 1 može se vidjeti da je krivulja punjenja i pražnjenja elektrolita s malom količinom kapanja nenormalna, kapacitet punjenja mnogo veći od ostalih vrijednosti, a kapacitet pražnjenja mnogo manji od ostalih vrijednosti. Kapacitet se povećava s povećanjem količine elektrolita. Baterija najboljeg kapaciteta ima tek namočenu membranu. Vidi se da je količina elektrolita nedovoljna, list pozitivne elektrode nije dovoljno nakvašen, a dijafragma nije navlažena, što rezultira velikim unutarnjim otporom i malim kapacitetom. Povećanje količine elektrolita pomaže u potpunosti iskoristiti kapacitet aktivnog materijala. To pokazuje da kapacitet baterije ima veći odnos s količinom elektrolita, a kapacitet baterije raste s povećanjem količine elektrolita, ali napokon nastoji biti u osnovi konstantan.

(2) Utjecaj volumena elektrolita na performanse ciklusa baterije

Iz slike 1 može se vidjeti da s porastom brzine razlika u kapacitetu postaje očitija, a cikličke performanse baterije pogoršane. Količina elektrolita je mala, vodljivost se smanjuje, a unutarnji otpor nakon ciklusa brzo raste, što ubrzava razgradnju ili isparavanje djelomičnog elektrolita baterije, a pogoršanje performansi ciklusa baterije postupno se ubrzava. Previše elektrolita uzrokuje da se bočna reakcija ćelije baterije relativno poveća, a proizvodnja plina velika, što uzrokuje smanjenje performansi ciklusa baterije. Nadalje, troši se i prekomjerni elektrolit. Vidljivo je da količina elektrolita ima vrlo očit utjecaj na performanse ciklusa baterije. Premalo ili previše elektrolita ne pogoduje cikličnim performansama baterije.

(3) Utjecaj volumena elektrolita na sigurnosne performanse baterije

Dobre sigurnosne performanse baterije uglavnom su posljedica izostanka ispupčenja i eksplozije tijekom uporabe. Jedan od razloga eksplozije baterije je taj što volumen ubrizgavanja ne može udovoljavati tehnološkim zahtjevima. Kad je količina elektrolita premala, unutarnji otpor baterije je velik, a toplina velika. Porast temperature uzrokuje da se elektrolit brzo razgradi dajući plin, a membrana se topi, što dovodi do širenja i kratkog spoja akumulatora i eksplozije. Kada korišteni elektrolit i pozitivni i negativni materijali stvaraju prekomjernu proizvodnju plina sporednim reakcijama, može se dodati odgovarajuća količina infiltranta elektrolita kako bi se smanjila količina dodanog elektrolita, čime se smanjuje problem prekomjerne proizvodnje plina i poboljšava sigurnost baterije. Kada je količina elektrolita prevelika, količina plina stvorenog tijekom punjenja i pražnjenja je velika, unutarnji tlak akumulatora je velik, a ljuska pukne, što uzrokuje curenje elektrolita. Kad je temperatura elektrolita visoka, zapalit će se kad naiđe na zrak.

Elektrolit je neizostavan dio litij-ionskih baterija i nužan je uvjet da litij-ionske baterije postignu prednosti visokog napona, velike gustoće energije i visokih performansi ciklusa. Količina elektrolita ima važan utjecaj na elektrokemijske performanse i sigurnosne performanse baterije. Previše ili premalo je neprikladno. Eksperimenti su potrebni kako bi se utvrdila količina elektrolita koja je kompatibilna s pozitivnim i negativnim materijalima i dijafragmom.