يمكن استخدام المناخل الجزيئية للزيوليت لتجفيف الشوارد من خلال الامتزاز الفيزيائي، وتجنب الآثار السلبية للمياه وبالتالي تحسين أداء وسلامة بطارية الليثيوم، والتي جذبت اهتمامًا متزايدًا مؤخرًا.
مكونات إلكتروليتات الليثيوم الشائعة
المذيبات العضوية هي المكون الرئيسي للكهارل، وهو ما يمثل حوالي 80% ~ 90%. تشمل هذه المذيبات كربونات الإيثيلين (EC)، كربونات ثنائي الميثيل (DMC)، كربونات البروبيلين (PC)، كربونات ثنائي الإيثيل (DEC)، كربونات ميثيل الإيثيل (EMC)، إلخ.
ملح الليثيوم هو أحد مكونات المنحل بالكهرباء وهو مصدر الليثيوم الأساسي. تشمل أملاح الليثيوم هذه سداسي فلوروفوسفات الليثيوم (LiPF6) ، مكرر الليثيوم (فلوروسلفونيل) إيميد (LiFSI)، رباعي فلوروبورات الليثيوم (LiBF₄)، بيركلورات الليثيوم (LiClO₄)، إلخ.
تمثل المواد المضافة حوالي 5٪ من المنحل بالكهرباء. تشتمل هذه الإضافات على -إضافات تشكيل الأفلام، ومضافات مثبطات اللهب-، والمثبتات، وما إلى ذلك. على سبيل المثال، إضافات تشكيل الأفلام الشائعة-مثل كربونات الفينيل (VC)، وكربونات الفينيل المفلورة (FEC).
بشكل عام، يعتمد أداء إلكتروليت الليثيوم على التأثير التآزري للمذيبات وملح الليثيوم والمواد المضافة. على سبيل المثال، مزيج من المذيبات EC/DMC وLiPF6يمكن أن توازن بين الموصلية الأيونية والاستقرار.
آثار وجود الماء في الشوارد
هذه المكونات حساسة للغاية للأداء الكهروكيميائي، ويمكن أن يؤثر الماء والشوائب بشدة على إنتاج وجودة بطاريات الليثيوم. على سبيل المثال:
يمكن أن يتفاعل الماء كيميائيًا مع أملاح الليثيوم الموجودة في المنحل بالكهرباء لإنتاج مواد ضارة مثل حمض الهيدروفلوريك (HF) وفلوريد الليثيوم (LiF)، مما قد يؤدي إلى تلف هيكل البطارية، والتسبب في حدوث تسرب أو دوائر قصيرة، وتقليل سعة البطارية.
يمكن أن يتلف طبقة واجهة الإلكتروليت الصلبة (SEI) التي تتكون من الإضافات المكونة للطبقة-بسبب الماء، مما يؤدي إلى فقدان كثافتها واتساقها، مما يؤدي إلى زيادة المقاومة الداخلية للبطارية وانخفاض قدرة التفريغ.
أثناء الشحن والتفريغ، يمكن أن يتحلل الماء لينتج غازات (مثل ثاني أكسيد الكربون وH₂)، مما يزيد من الضغط الداخلي للبطارية. قد يؤدي ذلك إلى انتفاخ البطارية، وتسرب السوائل، وحتى التدخين والحرائق والانفجار، مما يشكل تهديدًا للسلامة.
مخاطر الماء المذكورة في معالجة المذيبات موجودة أيضًا في المنحل بالكهرباء. باختصار، يؤثر وجود الماء على توصيلية الإلكتروليت، واستقرار واجهة الإلكتروليت، وعمر دورة البطارية وسلامتها، وهو عامل تحكم رئيسي في إنتاج واستخدام بطاريات الليثيوم.
المناخل الجزيئية لتجفيف المنحل بالكهرباء
تختلف تطبيقات المناخل الجزيئية في الإلكتروليتات اعتمادًا على أغراضها المحددة، مثل تجفيف المذيبات، وتجفيف الإلكتروليت وإزالة الحموضة، وتجديد الإلكتروليت، وتحسين الأداء الكهروكيميائي.
المنخل الجزيئي للزيوليت من النوع 5A هو الأكثر تفضيلاً لتجفيف الإلكتروليت، ويمكنه إزالة الماء بشكل فعال من الإلكتروليت، مما يمنع زيادة المقاومة الداخلية والتفاعلات الكهروكيميائية، وبالتالي تحسين أداء وسلامة بطارية الليثيوم.
النوع 3A، 4A، 13X، النوع، نوع الليثيوم، والمناخل الجزيئية للزيوليت المركب يمكن تطبيقها بشكل انتقائي على إلكتروليتات الليثيوم. من خلال الاستفادة من امتصاصها القوي، وخاصية غربلة الأيونات والاستقرار الهيكلي، لتحسين نقاء واستقرار وأداء دورة الشوارد.
