Los tamices moleculares de zeolita se pueden aplicar para deshidratar electrolitos mediante adsorción física, evitando los efectos negativos del agua y mejorando así el rendimiento y la seguridad de la batería de litio, que ha atraído cada vez más atención recientemente.
Componentes de los electrolitos de litio comunes
Los disolventes orgánicos son el componente principal del electrolito y representan aproximadamente del 80% al 90%. Estos disolventes incluyen carbonato de etileno (EC), carbonato de dimetilo (DMC), carbonato de propileno (PC), carbonato de dietilo (DEC), carbonato de etilmetilo (EMC), etc.
La sal de litio es otro constituyente del electrolito y es la fuente central de litio. Estas sales de litio incluyen hexafluorofosfato de litio (LiPF6), bis(fluorosulfonil)imida de litio (LiFSI), tetrafluoroborato de litio (LiBF₄), perclorato de litio (LiClO₄), etc.
Los aditivos representan aproximadamente el 5% del electrolito. Estos aditivos incluyen aditivos formadores de película-, aditivos-retardantes de llama, estabilizadores, etc. Por ejemplo, aditivos formadores de película-comunes como el carbonato de vinilo (VC) y el carbonato de vinilo fluorado (FEC).
En general, el rendimiento del electrolito de litio depende del efecto sinérgico de los disolventes, la sal de litio y los aditivos. Por ejemplo, la combinación de disolvente mixto EC/DMC y LiPF6Puede equilibrar tanto la conductividad iónica como la estabilidad.
Impactos de la presencia de agua en los electrolitos
Esos componentes son extremadamente sensibles al rendimiento electroquímico, el agua y las impurezas pueden afectar gravemente la producción y la calidad de las baterías de litio. Por ejemplo:
El agua puede reaccionar químicamente con las sales de litio del electrolito para producir sustancias nocivas como el ácido fluorhídrico (HF) y el fluoruro de litio (LiF), que pueden dañar la estructura de la batería, provocar fugas o cortocircuitos y reducir la capacidad de la batería.
La película de interfaz de electrolito sólido (SEI) formada por los aditivos formadores de película-puede ser dañada por el agua, perdiendo su densidad y uniformidad, lo que conduce a un aumento de la resistencia interna de la batería y una disminución de la capacidad de descarga.
Durante la carga y descarga, el agua puede descomponerse para producir gases (como CO₂ y H₂), lo que aumenta la presión interna de la batería. Esto puede provocar que la batería se abulte, se produzcan fugas de líquido e incluso humo, incendio y explosión, lo que representa una amenaza para la seguridad.
Los peligros del agua mencionados en el tratamiento con disolventes también existen en el electrolito. En resumen, la presencia de agua afecta la conductividad del electrolito, la estabilidad de la interfaz del electrolito y la vida útil y la seguridad del ciclo de la batería; es un factor de control clave en la producción y el uso de baterías de litio.
Tamices moleculares para deshidratación de electrolitos
Las aplicaciones de los tamices moleculares en electrolitos varían según sus propósitos específicos, como el secado con solventes, la deshidratación y desacidificación de electrolitos, la regeneración de electrolitos y la mejora del rendimiento electroquímico.
El tamiz molecular de zeolita tipo 5A es el más utilizado para la deshidratación de electrolitos y puede eliminar eficazmente el agua del electrolito, evitando el aumento de la resistencia interna y las reacciones electroquímicas, mejorando así el rendimiento y la seguridad de la batería de litio.
Los tamices moleculares de zeolita tipo 3A, 4A, 13X, tipo litio y compuestos se pueden aplicar selectivamente a los electrolitos de litio. Aprovechando su fuerte adsorción, propiedad de tamizado de iones y estabilidad estructural, para mejorar la pureza, la estabilidad y el rendimiento cíclico de los electrolitos.
