اليڪٽرولائٽ، هڪ لازمي جزوليٿيم- آئن بيٽريون، بيٽري جي چارج-ڊسچارج چڪر ۾ اهم ڪردار ادا ڪري ٿو.
اهو نه رڳو ليتيم آئنز جي موثر ٽرانسپورٽ ۽ ڪرنٽ جي وهڪري جو ذميوار آهي، پر ان ۾ اليڪٽرانڪ موصليت جا خاصيتون به آهن ته جيئن مثبت ۽ منفي اليڪٽروڊس جي وچ ۾ سڌي اليڪٽران جي وهڪري کي مؤثر طريقي سان روڪي سگهجي. علامتي طور تي، اليڪٽرولائٽ هڪ ليٿيم-آئن بيٽري جي اندر "رت" وانگر آهي، مثبت ۽ منفي اليڪٽرروڊ مواد جي وچ ۾ رابطي کي يقيني بڻائي ٿي، ان ڪري پوري چارج-ڊسچارج عمل جي هموار ترقي جي ضمانت ڏئي ٿي.
ليٿيم- آئن بيٽري لاءِ هڪ مثالي اليڪٽرولائيٽ هيٺين پنجن گهرجن کي پورو ڪرڻ گهرجي:
(1) High ionic conductivity (>10⁻3S/cm).
(2) Wide electrochemical window (>4.5 V بمقابله لي+/لي).
(3) اليڪٽرروڊس سان سٺي مطابقت، گهٽ ۾ گهٽ ممڪن مداخلت واري مزاحمت کي برقرار رکڻ.
(4) بهترين حرارتي ۽ ڪيميائي استحڪام، بيٽري کي فعال ڪرڻ لاء محفوظ طور تي وڏي درجه حرارت جي حد تي هلائڻ لاء.
(5) گھٽ قيمت، گھٽ زهر، ۽ ماحول دوست.
بيٽري جي توانائي جي کثافت ۽ طاقت جي کثافت لاءِ هميشه وڌندڙ مطالبن سان، بيٽري ٽيڪنالاجي تيزيءَ سان ترقي ڪري رهي آهي، ۽ اليڪٽرروڊ مواد زبردست ترقي ڪئي آهي. ان جي ابتڙ، اليڪٽرولائيٽ سسٽم جي ترقي پوئتي رهجي وئي آهي. في الحال، ليٿيم-آئن بيٽري اليڪٽرولائٽس جي ترقيءَ کي وسيع طور تي ٽن قسمن ۾ ورهائي سگهجي ٿو: غير- آبي محلول اليڪٽرولائٽس، آبي اليڪٽرولائٽس، ۽ سولڊ- اسٽيٽ اليڪٽرولائٽس.
غير- آبي محلول اليڪٽرولائيٽ
غير-ليٿيم-آئن بيٽرين ۾ آبي محلول اليڪٽرولائٽس اليڪٽرولائيٽ سسٽم ڏانهن اشارو ڪندا آهن جن ۾ پاڻي نه هوندو آهي، خاص طور تي محلولن، محلولن (عام طور تي ليٿيم سالٽ) ۽ اضافو شامل آهن. اهي غير- آبي محلول عام طور تي آبي محلولن جي بجاءِ نامياتي محلول هوندا آهن، پاڻيءَ جي اليڪٽرولائيزيشن يا اليڪٽرروڊ مواد سان منفي ردعمل کان بچڻ لاءِ. ليٿيم سالٽ ليٿيم-آئن جي ٽرانسپورٽ لاءِ بنيادي ڪيريئر آهن، سولوينٽس ليٿيم سالڪن لاءِ تحليل، ڦهلائڻ، ۽ سپورٽ طور ڪم ڪن ٿا، ۽ اضافو بنيادي طور تي ليٿيم-آئن بيٽرين جي برقي ڪيميڪل ڪارڪردگي يا حفاظت کي بهتر بڻائڻ لاءِ ڪم ڪن ٿا.
تجارتي طور تي موجود اليڪٽرولائٽس (يعني مائع اليڪٽرولائٽس) ليٿيم-آئن بيٽرين ۾ استعمال ٿينديون آهن بنيادي طور تي ٻن يا وڌيڪ نامياتي محلولن ۾ ڦهليل هڪ يا وڌيڪ ليٿيم سالڪن تي مشتمل هونديون آهن. هڪ واحد محلول مان ٺهيل اليڪٽرولائٽ تمام ناياب آهن. گھڻن محلولن کي استعمال ڪرڻ جو سبب اھو آھي ته حقيقي-دنيا جي بيٽرين ۾ مختلف، حتي متضاد، گھرجون آھن جيڪي ھڪڙي سولوينٽ استعمال ڪرڻ سان پورا ڪرڻ مشڪل آھن. مثال طور، اليڪٽرولائٽس کي شايد تيز وهڪري جي ضرورت هجي جڏهن ته هڪ اعلي ڊائليڪٽرڪ مستقل هجڻ سان؛ تنهن ڪري، مختلف فزيڪو ڪيميڪل ملڪيتن سان سولوينٽس اڪثر ميلاپ ۾ استعمال ٿيندا آهن، هڪ ئي وقت ۾ مختلف خاصيتن جي نمائش ڪن ٿا. ان کان علاوه، ليتيم لوڻ عام طور تي استعمال نه ڪيا ويا آهن ڇو ته ليتيم لوڻ جو انتخاب محدود آهي، ۽ انهن جا فائدا آساني سان ظاهر نه ٿيندا آهن.
مثالي نامياتي سالوينٽس کي هيٺيون اهم خاصيتون هجڻ گهرجن: پهرين، انهن کي ليٿيم سالڪن جي سٺي نموني کي يقيني بڻائڻ لاءِ هڪ اعلي ڊائليڪٽرڪ مسلسل جي ضرورت آهي؛ ٻيو، انهن کي گهٽ پگھلڻ وارو نقطو هجڻ گهرجي ۽ اليڪٽرولائٽ جي آپريٽنگ درجه حرارت جي حد کي وڌائڻ لاءِ هڪ بلند ابلندڙ نقطو؛ ٽيون، گھٽ viscosity وچولي ۾ ليتيم آئنز جي موثر لڏپلاڻ کي فروغ ڏيڻ ۾ مدد ڪري ٿي؛ ۽ آخرڪار، اهي محلول سستا هجن ۽ انهن ۾ زهر گهٽ هجي (مثالي طور تي غير- زهر). ڪاربونيٽ مرکبات، جيئن ته ليٿيم-آئن جي بيٽري انڊسٽري ۾ سڀ کان اڳئين ۽ سڀ کان وڏي پيماني تي استعمال ٿيندڙ نامياتي محلولن مان، بيٽري اليڪٽرولائٽس جي ميدان ۾ هڪ اهم حيثيت رکي ٿو.
في الحال، هن قسم جي محلول ۾ بنيادي طور تي ٻه ساخت جي شڪل شامل آهن: سائيڪل ۽ زنجير. هيٺ ڏنل جدول ڪيترن ئي عام طور تي استعمال ٿيندڙ غير- آبي محلولن، اليڪٽرولائٽس، ۽ نامياتي محلولن جي لاڳاپيل فزيڪل پيٽرولن جو خلاصو بيان ڪري ٿو.
| زمرو | قسم | ساخت | پگھلڻ وارو نقطو (درجو) | ٻرندڙ پوائنٽ (ڊگري) | انفرادي وانپ پريشر (25 درجا) | نسبتي کثافت (25 درجا)/(mPa·s) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ايٿيلين ڪاربونيٽ (EC) | سائيڪڪ | 36.4 | 248 | 89,780 | 1.904 (40 درجا) | |
| پروپيلين ڪاربونيٽ (PC) | سائيڪڪ | -48.4 | 242 | 64,920 | 2.53 | |
| ڪاربونيٽس | Butylene ڪاربونيٽ (BC) | سائيڪڪ | -54.0 | 240 | 53,000 | 3.20 |
| Dimethyl ڪاربونيٽ (DMC) | لڪير | 4.6 | 91 | 3,107 | 0.59 | |
| Diethyl ڪاربونيٽ (DEC) | لڪير | -74.3 | 126 | 2,805 | 0.75 | |
| ايٿيل ميٿيل ڪاربونيٽ (EMC) | لڪير | -53.0 | 110 | 2,958 | 0.65 |
في الحال، alkyl carbonate solvents وڏي پيماني تي electrolytes ۾ استعمال ٿيندا آهن. اهي سالوينٽس سٺو آڪسائيڊشن مزاحمت رکن ٿا ۽ اعلي وولٹیج جي حالتن ۾ شاندار استحڪام ڏيکاري ٿو. سائيڪل ڪاربونيٽ، جهڙوڪ ايٿيلين ڪاربونيٽ ۽ پروپيلين ڪاربونيٽ، انهن جي اعلي ڊائليڪٽرڪ مستقل لاء سڃاتل آهن، مطلب ته اهي ليٿيم لوڻ کي وڌيڪ موثر طريقي سان ڦهلائي سگهن ٿا. جڏهن ته، مضبوط وچولي قوتن جي ڪري، انهن محلولن ۾ وڌيڪ ويسڪوسيٽي هوندي آهي، جيڪا انهن جي اندر لٿيم آئنز جي حرڪت کي سست ڪري ٿي. ان جي ابتڙ، زنجير ڪاربونيٽ، جهڙوڪ ڊميٿيل ڪاربونيٽ ۽ ڊيٿائل ڪاربونيٽ، جڏهن ته گهٽ ويسڪوسيٽي هوندي آهي، ان ۾ پڻ نسبتاً گهٽ ڊائليڪٽرڪ ڪانسٽنٽ هوندا آهن، جنهن جي نتيجي ۾ ليتيم سالڪن لاءِ نسبتاً خراب تحليل ڪارڪردگيءَ جو نتيجو هوندو آهي. تنهن ڪري، اعلي ionic چالکائي سان حل سسٽم تيار ڪرڻ لاء، مختلف قسم جا سالوينٽس اڪثر ملايا ويندا آهن، جهڙوڪ PC + DEC يا EC + DMC مجموعا. ليٿيم سالٽ، اليڪٽرولائٽ ۾ ليٿيم آئنز جو سرچشمو طور، ليٿيم-آئن بيٽرين جي چارج ٿيڻ ۽ خارج ٿيڻ واري عمل دوران ليٿيم-آئن آئن ٽرانسپورٽ ۾ اهم ڪردار ادا ڪن ٿا. انهن جي ڪارڪردگي سڌي طرح لٿيم آئن بيٽرين جي ڪيترن ئي حصن تي اثر انداز ٿئي ٿي، بشمول توانائي جي کثافت، طاقت جي کثافت، آپريٽنگ وولٽيج جي حد، سائيڪل جي زندگي، ۽ حفاظت. في الحال، ليبارٽري ريسرچ ۽ صنعتي مشق ۾، ليتيم لوڻ وڏيون اينينڪ ريڊي ۽ اعلي ريڊڪس استحڪام سان عام طور تي چونڊيل آهن. انهن جي ڪيميائي ساخت جي بنياد تي، ليتيم لوڻ کي وسيع طور تي ٻن ڀاڱن ۾ ورهائي سگهجي ٿو: غير نامياتي ليتيم لوڻ ۽ نامياتي ليتيم لوڻ. ڪيترائي غير نامياتي ليتيم سالٽ ٺاهيا ويا آهن، جن ۾ LiPF6، LiClO4، LIBF، ۽ LIASF شامل آهن. ان جي ابتڙ، عام طور تي استعمال ٿيندڙ نامياتي ليٿيم لوڻ ليٿيم-آئن بيٽرين ۾ اليڪٽران کي شامل ڪندي ٺاهيا ويندا آهن-انهن غير نامياتي ليٿيم لوڻ جي anions ۾ گروپن کي ڪڍڻ، جيئن ته ليٿيم ڊاءِ آڪسالاٽو-بوريٽ (LiBOB)، ليٿيم ڊيفلووروآڪسالاٽو (OOD){200}{101} difluorosulfonylimide (LiFSI)، ۽ lithium ditrifluoromethylsulfonylimide (LTFSI). ھيٺ ڏنل جدول لٿيم-آئن بيٽرين ۾ عام طور تي استعمال ٿيندڙ ليٿيم سالٽن جي لاڳاپيل فزيڪو ڪيميڪل ملڪيتن کي ڏيکاري ٿو.
| زمرو | ليتيم لوڻ | ماليڪيولر وزن (g/mol) | ڪاربونيٽس ۾ حل ٿيندڙ؟ | پاڻي ۾ حليل؟ | بجلي جي چالکائي (1 mol/L، EC/DMC، 20 درجا) (mS/cm) |
|---|---|---|---|---|---|
| غير نامياتي ليتيم لوڻ | LiPF₆ | 151.91 | ها | ها | 10.00 |
| LiBF₄ | 93.74 | ها | ها | 4.50 | |
| LiClO₄ | 106.40 | ها | ها | 9.00 | |
| نامياتي ليتيم لوڻ | LiTFSI | 287.08 | ها | ها | 6.18 |
| LiFSI | 187.07 | ها | ها | 10.40 | |
| لي بي بي | 193.79 | ها | ها | 0.65 |
Additives اھي شيون آھن جيڪي اليڪٽرولائيٽ ۾ گھٽ ڪنسنٽريشن ۾ شامل ڪيا ويندا آھن (عام طور تي 10٪ کان وڌيڪ ماس جي لحاظ کان) جيڪي خاص ڪم آھن ۽ بيٽري جي اليڪٽررو ڪيميڪل خاصيتن کي بھتر ڪري سگھن ٿا. انهن جي ڪمن جي بنياد تي، انهن additives کي وسيع طور تي ڪيترن ئي ڀاڱن ۾ ورهائي سگهجي ٿو: فلم-بنائڻ وارا اضافو، شعلا retardants، ۽ اضافي چارجز کي روڪڻ لاءِ. ان کان علاوه، اهڙا اضافا آهن جيڪي چالڪيت کي وڌائڻ، گهٽ-درجه حرارت جي حالتن هيٺ ڪارڪردگي کي بهتر ڪرڻ، يا اليڪٽرولائٽ حل ۾ ٽريس مقدار ۽ HF ڪنسنٽريشن کي ڪنٽرول ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيا ويندا آهن.