Les tamis moléculaires zéolites peuvent être utilisés pour déshydrater les électrolytes par adsorption physique, évitant ainsi les effets négatifs de l'eau et améliorant ainsi les performances et la sécurité de la batterie au lithium, qui ont récemment attiré une attention croissante.
Constituants des électrolytes de lithium courants
Les solvants organiques sont le principal constituant de l'électrolyte, représentant environ 80 à 90 %. Ces solvants comprennent le carbonate d'éthylène (EC), le carbonate de diméthyle (DMC), le carbonate de propylène (PC), le carbonate de diéthyle (DEC), le carbonate d'éthyle et de méthyle (EMC), etc.
Le sel de lithium est un autre constituant de l’électrolyte et constitue la principale source de lithium. Ces sels de lithium comprennent l'hexafluorophosphate de lithium (LiPF6), bis(fluorosulfonyl)imide de lithium (LiFSI), tétrafluoroborate de lithium (LiBF₄), perchlorate de lithium (LiClO₄), etc.
Les additifs représentent environ 5 % de l'électrolyte. Ces additifs comprennent des -additifs filmogènes, des-additifs ignifuges, des stabilisants, etc. Par exemple, des additifs filmogènes courants-tels que le carbonate de vinyle (VC), le carbonate de vinyle fluoré (FEC).
Globalement, les performances de l'électrolyte de lithium dépendent de l'effet synergique des solvants, du sel de lithium et des additifs. Par exemple, la combinaison d'un solvant mixte EC/DMC et de LiPF6peut équilibrer à la fois la conductivité ionique et la stabilité.
Impacts de la présence d'eau dans les électrolytes
Ces constituants sont extrêmement sensibles aux performances électrochimiques, l’eau et les impuretés peuvent gravement affecter la production et la qualité des batteries au lithium. Par exemple:
L'eau peut réagir chimiquement avec les sels de lithium présents dans l'électrolyte pour produire des substances nocives telles que l'acide fluorhydrique (HF) et le fluorure de lithium (LiF), qui peuvent endommager la structure de la batterie, provoquer des fuites ou des courts-circuits et réduire la capacité de la batterie.
Le film d'interface électrolyte solide (SEI) formé par les additifs filmogènes-peut être endommagé par l'eau, perdant sa densité et son uniformité, ce qui entraîne une augmentation de la résistance interne de la batterie et une diminution de la capacité de décharge.
Pendant la charge et la décharge, l'eau peut se décomposer pour produire des gaz (tels que CO₂ et H₂), ce qui augmente la pression interne de la batterie. Cela peut entraîner un gonflement de la batterie, une fuite de liquide, voire même de la fumée, un incendie ou une explosion, ce qui constitue une menace pour la sécurité.
Les dangers de l’eau mentionnés dans le traitement au solvant existent également dans l’électrolyte. En résumé, la présence d'eau affecte la conductivité de l'électrolyte, la stabilité de l'interface électrolytique ainsi que la durée de vie et la sécurité des batteries. Il s'agit d'un facteur de contrôle clé dans la production et l'utilisation de batteries au lithium.
Tamis moléculaires pour la déshydratation des électrolytes
Les applications des tamis moléculaires dans les électrolytes varient en fonction de leurs objectifs spécifiques, tels que le séchage des solvants, la déshydratation et la désacidification des électrolytes, la régénération des électrolytes et l'amélioration des performances électrochimiques.
Le tamis moléculaire zéolite de type 5A est le plus apprécié pour la déshydratation de l'électrolyte, et il peut éliminer efficacement l'eau de l'électrolyte, empêchant ainsi une résistance interne accrue et des réactions électrochimiques, améliorant ainsi les performances et la sécurité de la batterie au lithium.
Les tamis moléculaires de type 3A, 4A, 13X, de type lithium et de zéolite composite peuvent être appliqués de manière sélective aux électrolytes de lithium. En tirant parti de leur forte adsorption, de leur propriété de tamisage des ions et de leur stabilité structurelle, pour améliorer la pureté, la stabilité et les performances de cyclage des électrolytes.
