Akumuliatoriaus elektrolitas vaidina gyvybiškai svarbų vaidmenį akumuliatoriuje, dažnai vadinamą ličio baterijų „krauju“, ir yra vienas iš pagrindinių jonų transporto nešėjų akumuliatoriuje.
Ličio jonų baterijas sudaro teigiamas ir neigiamas elektrodai, vadinami anodu bei katodu, ir elektrolitas. Ličio jonų baterijose elektrolitas būna skysčio formos. Elektrolito pagrindinė užduotis yra būti laidininku elektros srovei, kuri iškrovos metu teka iš neigiamo elektrodo į teigiamą elektrodą.
Ličio akumuliatorių elektrolitus paprastai sudaro tirpikliai, ličio druskos ir priedai. Skystieji elektrolitai yra vienas iš ankstyviausių elektrolitų, naudojamų ličio baterijose, įskaitant organinius skysčius elektrolitus ir kambario temperatūros joninius skysčius elektrolitus, ir ši technologija subrendo. Elektrolitą daugiausia sudaro ličio druskos, organiniai tirpikliai ir priedai. Ličio druskos veda ličio jonus, o organiniai tirpikliai yra terpė jonų migracijai akumuliatoriuje.
Taip pat egzistuoja kietųjų elektrolitų, kurie yra kietųjų polimerų elektrolitų ir neorganinių kietų elektrolitų. Juos daugiausia sudaro ličio druskos, polimerų matricos ir priedai. Gelio elektrolitas yra elektrolitas tarp skysčio ir kieto elektrolito, pasižymintis unikaliomis savybėmis, tokiomis kaip didelis joninis laidumas ir mažos nuotėkio rizika. Gelio elektrolitas daugiausia apima polimerų matricą, ličio druską, organinį tirpiklį ir priedus.
Rūgštinis akumuliatorius arba švino akumuliatorius - antrinis elementas, kurį galima įkrauti prijungus prie kito elektros šaltinio. Rūgštinio akumuliatoriaus požymiai - jo elektrolitas yra skiesta sieros rūgštis, o plokštelės pagamintos iš švino ir jo junginių. Kadangi jo vidinė varža labai maža, tai juo galima sukurti labai stiprią elektros srovę. Labiausiai paplitusi automobilio akumuliatorių baterija. Pagrindinė rūgštinio akumuliatoriaus sudedamoji dalis - sieros rūgštis (25 - 30 %).
Akumuliatoriui išsikraunant, jos koncentracija mažėja. Jeigu į sieros rūgštį panardintos plokštelės būtų iš švino ir švino oksido, tai akumuliatoriui išsikraunant, jos pamažu virstų švino sulfatu.
Automobiliams užvesti skirti rūgštiniai akumuliatoriai turi daug plonų plokštelių, kurių didelis paviršiaus plotas gali trumpą laiką teikti didelę srovę. Tačiau tokia baterija neskirta nuolat ir pakartotinai ją visiškai iškrauti (plokštelės gali būti pažeidžiamos). Gilaus ciklo akumuliatoriai, kurie tinka kaip pagrindinis energijos šaltinis (elektrokarams ir pan) turi mažiau, tačiau storesnių plokštelių. Rūgštinio akumuliatoriaus talpa nėra pastovi ir priklauso nuo to, kaip greitai jis įkraunamas ar iškraunamas (lėtai įkraunant bei iškraunant talpa didesnė). Labai greitai iškrauta (tarkim, nesėkmingai bandant užvesti variklį) baterija per kurį laiką gali pati atsistatyti, įgalindama pabandyti dar kartą.
Nors elektrolitas nėra tiesioginis veiksnys, turintis įtakos akumuliatoriaus talpai, jis vaidina gyvybiškai svarbų vaidmenį ličio baterijų darbo procese. Elektrodinių medžiagų de-litravimo ir ličio įterpimo procesas yra glaudžiai susijęs su elektrolitu.
Temperatūra tiesiogiai veikia cheminę reakciją akumuliatoriaus viduje. Esant žemai temperatūrai, sumažėja cheminės reakcijos greitis, taip sumažinant akumuliatoriaus veikimą. Atvirkščiai, esant aukštai temperatūrai, reakcijos greitis pagreitėja, o šoninės reakcijos greitis taip pat pagreitėja, o tai gali sugadinti akumuliatorių.
Akumuliatoriaus senėjimas ilgalaikio laikymo metu yra pagrindinis veiksnys, turintis įtakos ličio baterijų ciklo tarnavimo laikui. Veiksniai, darantys įtaką akumuliatoriaus senėjimui, yra elektrodų srovės kolekcionierių korozija, elektrodų aktyviųjų medžiagų elektrocheminio aktyvumo praradimas ir kt., Kurie visos yra susijusios su elektrolito savybėmis.
Pagrindiniai veiksniai, turintys įtakos ličio baterijų savarankiškumui, yra neigiamas elektrodų savaiminis įkrovimas, elektrolitų sudėtis ir grynumas ir tt Neigiamas elektrodų savaiminis išmetimas reiškia ličio pabėgimą nuo neigiamo elektrodo arba patekimą į elektrolitą, o jo greitis priklauso nuo paviršiaus ir neigiamo elektrodo, kuris paveikė elektrolitą, paviršiaus ir katalizinio aktyvumo. Jei elektrolite yra priemaišų, tai sukels akumuliatoriaus savarankiškumą. Priemaišų oksidacijos potencialas paprastai yra mažesnis už ličio baterijų teigiamą elektrodų potencialą, todėl jie lengvai oksiduojami ant teigiamo elektrodo paviršiaus. Tada oksidas sumažinamas esant neigiamam elektrodui, kuris nuolat sunaudoja aktyvią medžiagą ir sukelia savaiminį krūvį. Todėl būtini griežti reikalavimai dėl elektrolito sudėties ir grynumo: elektrolitas turėtų būti geras joninis laidininkas ir elektroninis izoliatorius, neturėtų skaidyti darbinio potencialo elektrodo diapazono ir turėtų būti termiškai stabilus, lydymosi ir virimo taškais daug aukštesnė nei darbinės temperatūros.
Apibendrinant galima pasakyti, kad ličio akumuliatoriaus elektrolitas, kaip svarbus ličio baterijų komponentas, daro gyvybiškai svarbų poveikį ličio baterijų veikimui.
Kaip veikia baterijos - Baterijų elektros veikimo principas
Nors ličio jonų baterijos yra plačiai naudojamos, jos beveik išnaudojusios savo visą potencialą. Tai reiškia, kad 500 km, į kuriuos orientuojasi dauguma šiuolaikinių brangiausių elektrinių automobilių, jau yra viršutinė riba, kurią gali užtikrinti šio tipo baterijos. Kaip ir ličio jonų baterijos, kietos struktūros akumuliatoriai yra sudaryti iš teigiamo ir neigiamo elektrodų bei elektrolito. Tokiais elektrolitais gali tapti bet kokios kietos medžiagos, pradedant keramika bei stiklu ir baigiant ličio sulfidu. Automobilių pramonei tokios baterijos reikštų didžiulį žingsnį pirmyn. Kietos struktūros baterijos pasižymi didesniu energijos tankiu, geresniu saugumu ir geresnėmis greito įkrovimo galimybėmis. Didelė tokių baterijų problema ta, kad jas pagaminti yra itin brangu. 2010 metais pristatytas prototipas galėjo būti saugiai naudojamas 100 laipsnių pagal Celsijų neviršijančioje temperatūroje - skystus elektrolitus ličio jonų baterijose toks temperatūros lygis priverstų pervirti. Juos ši įmonė ketina pristatyti panašiu laiku, kaip ir „Toyota“.
tags: #akumuliatoriaus #elektrolitas #kas #ji #sudaro