ตะแกรงโมเลกุลซีโอไลต์สามารถนำไปใช้กับอิเล็กโทรไลต์ที่ขาดน้ำผ่านการดูดซับทางกายภาพ หลีกเลี่ยงผลกระทบด้านลบของน้ำ และด้วยเหตุนี้จึงปรับปรุงประสิทธิภาพและความปลอดภัยของแบตเตอรี่ลิเธียม ซึ่งดึงดูดความสนใจเพิ่มขึ้นเมื่อเร็ว ๆ นี้
องค์ประกอบของลิเธียมอิเล็กโทรไลต์ทั่วไป
ตัวทำละลายอินทรีย์เป็นองค์ประกอบหลักของอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งคิดเป็นประมาณ 80%~90% ตัวทำละลายเหล่านี้ประกอบด้วยเอทิลีนคาร์บอเนต (EC), ไดเมทิลคาร์บอเนต (DMC), โพรพิลีนคาร์บอเนต (PC), ไดเอทิลคาร์บอเนต (DEC), เอทิลเมทิลคาร์บอเนต (EMC) เป็นต้น
เกลือลิเธียมเป็นอีกองค์ประกอบหนึ่งของอิเล็กโทรไลต์และเป็นแหล่งลิเทียมหลัก เกลือลิเธียมเหล่านี้ ได้แก่ ลิเธียมเฮกซาฟลูออโรฟอสเฟต (LiPF6), ลิเธียม บิส(ฟลูออโรซัลโฟนิล)อิไมด์ (LiFSI), ลิเธียมเตตราฟลูออโรบอเรต (LiBF₄), ลิเธียมเปอร์คลอเรต (LiClO₄) ฯลฯ
สารเติมแต่งมีสัดส่วนประมาณ 5% ของอิเล็กโทรไลต์ สารเติมแต่งเหล่านี้รวมถึง-สารเติมแต่งที่ทำให้เกิดฟิล์ม -สารเติมแต่งที่หน่วงไฟ สารเพิ่มความคงตัว ฯลฯ ตัวอย่างเช่น สารเติมแต่งที่ทำให้เกิดฟิล์ม-ทั่วไป เช่น ไวนิลคาร์บอเนต (VC) ไวนิลคาร์บอเนตที่มีฟลูออริเนต (FEC)
โดยรวมแล้ว ประสิทธิภาพของลิเธียมอิเล็กโทรไลต์ขึ้นอยู่กับผลเสริมฤทธิ์กันของตัวทำละลาย เกลือลิเธียม และสารเติมแต่ง ตัวอย่างเช่น การรวมกันของตัวทำละลายผสม EC/DMC และ LiPF6สามารถปรับสมดุลทั้งความนำไฟฟ้าและความเสถียรของไอออนิก
ผลกระทบของการมีอยู่ของน้ำในอิเล็กโทรไลต์
องค์ประกอบเหล่านั้นมีความไวอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพทางเคมีไฟฟ้า น้ำและสิ่งสกปรกอาจส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อการผลิตและคุณภาพของแบตเตอรี่ลิเธียม ตัวอย่างเช่น:
น้ำสามารถทำปฏิกิริยาทางเคมีกับเกลือลิเธียมในอิเล็กโทรไลต์เพื่อผลิตสารอันตราย เช่น กรดไฮโดรฟลูออริก (HF) และลิเธียมฟลูออไรด์ (LiF) ซึ่งสามารถทำลายโครงสร้างของแบตเตอรี่ ทำให้เกิดการรั่วไหลหรือไฟฟ้าลัดวงจร และลดความจุของแบตเตอรี่
ฟิล์มโซลิดอิเล็กโทรไลต์อินเทอร์เฟซ (SEI) ที่เกิดขึ้นจากสารเติมแต่งที่ก่อตัวเป็นฟิล์ม-อาจได้รับความเสียหายจากน้ำ ทำให้สูญเสียความหนาแน่นและความสม่ำเสมอของฟิล์ม ซึ่งส่งผลให้ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นและความสามารถในการคายประจุลดลง
ในระหว่างการชาร์จและการคายประจุ น้ำสามารถสลายตัวเพื่อผลิตก๊าซ (เช่น CO₂ และ H₂) ซึ่งจะเพิ่มแรงดันภายในของแบตเตอรี่ สิ่งนี้อาจทำให้แบตเตอรี่โป่ง ของเหลวรั่วไหล และแม้แต่การสูบบุหรี่ ไฟไหม้ และการระเบิด ซึ่งก่อให้เกิดภัยคุกคามด้านความปลอดภัย
อันตรายของน้ำที่กล่าวถึงในการบำบัดด้วยตัวทำละลายก็มีอยู่ในอิเล็กโทรไลต์เช่นกัน โดยสรุป การมีน้ำส่งผลต่อการนำไฟฟ้าของอิเล็กโทรไลต์ ความเสถียรของส่วนต่อประสานของอิเล็กโทรไลต์ และอายุการใช้งานและความปลอดภัยของแบตเตอรี่ สิ่งเหล่านี้เป็นปัจจัยควบคุมหลักในการผลิตและการใช้แบตเตอรี่ลิเธียม
ตะแกรงโมเลกุลสำหรับการคายน้ำของอิเล็กโทรไลต์
การใช้ตะแกรงโมเลกุลในอิเล็กโทรไลต์จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์เฉพาะ เช่น การทำแห้งด้วยตัวทำละลาย การทำแห้งและกำจัดกรดของอิเล็กโทรไลต์ การสร้างอิเล็กโทรไลต์ใหม่ และการเพิ่มประสิทธิภาพของเคมีไฟฟ้า
ตะแกรงโมเลกุลซีโอไลต์ประเภท 5A ได้รับความนิยมมากที่สุดสำหรับการแยกน้ำออกจากอิเล็กโทรไลต์ และสามารถขจัดน้ำออกจากอิเล็กโทรไลต์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ป้องกันความต้านทานภายในและปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีที่เพิ่มขึ้น จึงช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและความปลอดภัยของแบตเตอรี่ลิเธียม
ตะแกรงโมเลกุลซีโอไลต์ประเภท 3A, 4A, 13X, ประเภท, ประเภทลิเธียม และคอมโพสิตสามารถเลือกนำไปใช้กับอิเล็กโทรไลต์ลิเธียมได้ โดยใช้ประโยชน์จากการดูดซับที่แข็งแกร่ง คุณสมบัติการกรองไอออน และความเสถียรของโครงสร้าง เพื่อปรับปรุงความบริสุทธิ์ ความเสถียร และประสิทธิภาพการหมุนเวียนของอิเล็กโทรไลต์
