¿Qué es un electrolito de batería? ¿Cómo funciona?

¿Qué es un electrolito de batería? ¿Cómo funciona?

El electrolito de la batería de litio juega un papel vital en la batería, a menudo conocido como la "sangre" de las baterías de litio, y es uno de los portadores clave del transporte de iones dentro de la batería. Los electrolitos de la batería de litio generalmente se componen de solventes, sales de litio y aditivos. Estos ingredientes promueven la conducción de iones de litio entre los electrodos positivos y negativos, dando así el proceso de carga y descarga de la batería.

Tipos de electrolitos de batería de litio

Los electrolitos de la batería de litio se pueden dividir en electrolitos líquidos, electrolitos sólidos y electrolitos de gel de acuerdo con su estado físico.

Electrolitos líquidos

Los electrolitos líquidos son uno de los primeros electrolitos utilizados en baterías de litio, incluidos electrolitos líquidos orgánicos y electrolitos líquidos iónicos de temperatura ambiente, y la tecnología ha madurado. El electrolito se compone principalmente de sales de litio, solventes orgánicos y aditivos. Las sales de litio conducen iones de litio y los solventes orgánicos sirven como medio para la migración de iones dentro de la batería. Los aditivos se utilizan para mejorar la estabilidad y la conductividad del electrolito.

Electrolitos sólidos

Los electrolitos sólidos incluyen electrolitos de polímeros sólidos y electrolitos sólidos inorgánicos. Están compuestos principalmente de sales de litio, matrices de polímeros y aditivos. Los electrolitos sólidos proporcionan baterías de litio con una mayor densidad de seguridad y energía, pero actualmente enfrentan desafíos relacionados con la conductividad iónica y la vida útil del ciclo de la batería.

Electrolito de gel

El electrolito de gel es un electrolito entre el electrolito líquido y sólido, con características únicas como la alta conductividad iónica y el bajo riesgo de fuga. El electrolito de gel incluye principalmente matriz de polímeros, sal de litio, solvente orgánico y aditivos. Al ajustar la relación de la matriz de polímero a la sal de litio, el electrolito se puede gelificar, mejorando así la seguridad de la batería y la vida útil del ciclo.

Impacto del electrolito de la batería de litio en el rendimiento de la batería

A continuación, discutiremos el impacto del electrolito de la batería de litio en varios aspectos del rendimiento de la batería, incluida la capacidad, el rango de temperatura de funcionamiento, el almacenamiento y la vida útil del ciclo, y la autolargo.

1. Impacto en la capacidad de la batería

Aunque el electrolito no es un factor directo que afecta la capacidad de la batería, juega un papel vital en el proceso de trabajo de las baterías de litio. El proceso de desaliación y inserción de litio de los materiales de electrodos está estrechamente relacionado con el electrolito. Esta interacción afecta el estado de la interfaz y la estructura interna de los materiales de los electrodos, afectando directamente la capacidad de la batería y afecta indirectamente la capacidad de la batería.

2. Impacto en el rango de temperatura de funcionamiento de la batería

La temperatura afecta directamente la reacción química dentro de la batería. A bajas temperaturas, la velocidad de reacción química disminuye, reduciendo así el rendimiento de la batería. Por el contrario, a altas temperaturas, la velocidad de reacción se acelera y la velocidad de reacción lateral también se acelera, lo que puede dañar la batería. Para mitigar el impacto de la temperatura en el funcionamiento de la batería, es crucial expandir el rango de temperatura de funcionamiento del electrolito, mejorar su conductividad a bajas temperaturas y mejorar su estabilidad a altas temperaturas.

3. Impacto en el almacenamiento de la batería y la vida útil del ciclo

El envejecimiento de la batería durante el almacenamiento a largo plazo es un factor clave que afecta la vida útil del ciclo de las baterías de litio. Los factores que afectan el envejecimiento de la batería incluyen la corrosión de los coleccionistas de corriente de electrodos, pérdida de actividad electroquímica de materiales activos de electrodos, etc., que están relacionados con las propiedades del electrolito. Por lo tanto, el electrolito tiene una gran influencia en la vida útil de almacenamiento de la batería.

4. Impacto en el rendimiento de autodescarga de la batería

Los principales factores que afectan la autolargo de las baterías de litio incluyen autodescarga de electrodo negativo, composición y pureza de electrolitos, etc. El autodescargo negativo de electrodo se refiere al escape del litio del electrodo negativo o la entrada en el electrolito en forma de Li+, y su velocidad depende del estado superficial y la actividad catalítica del electrodo negativo, que se ven afectados por el electrolirito. Por lo tanto, la optimización de la composición de los electrolitos puede reducir efectivamente la velocidad de autolargo de la batería.

Si el electrolito contiene impurezas, provocará la batería de autolargo. El potencial de oxidación de las impurezas suele ser más bajo que el potencial de electrodo positivo de las baterías de litio, por lo que se oxidan fácilmente en la superficie positiva del electrodo. El óxido se reduce luego en el electrodo negativo, que consume continuamente el material activo y causa autolargo. Por lo tanto, los requisitos estrictos sobre la composición y la pureza del electrolito son esenciales: el electrolito debe ser un buen conductor iónico y aislante electrónico, no debe degradarse dentro del rango de potencial de trabajo del electrodo, y debe ser térmicamente estable, con puntos de fusión y ebullición mucho más altos que la temperatura de trabajo. El electrolito también debe ser inerte a los componentes de la batería, como diafragmas, sustratos de electrodos y materiales de carcasa de la batería.

En resumen, el electrolito de la batería de litio, como un componente importante de las baterías de litio, tiene un impacto vital en el rendimiento de las baterías de litio. Con el desarrollo continuo de la tecnología de la batería de litio y la introducción continua de nuevos materiales electrolíticos, se espera que el rendimiento de las baterías de litio mejore significativamente.