ניתן ליישם מסננות מולקולריות זאוליט לייבוש אלקטרוליטים באמצעות ספיחה פיזית, הימנעות מההשפעות השליליות של מים ובכך לשפר את הביצועים והבטיחות של סוללת הליתיום, אשר משכה תשומת לב גוברת לאחרונה.
מרכיבים של ליתיום אלקטרוליטים נפוצים
ממיסים אורגניים הם המרכיב העיקרי של האלקטרוליט, מהווים כ-80% ~ 90%. ממיסים אלה כוללים אתילן קרבונט (EC), דימתיל קרבונט (DMC), פרופילן קרבונט (PC), דיאתיל קרבונט (DEC), אתיל מתיל קרבונט (EMC) וכו'.
מלח ליתיום הוא מרכיב נוסף באלקטרוליט והוא מקור הליתיום הליבה. מלחי ליתיום אלה כוללים ליתיום hexafluorophosphate (LiPF6), ליתיום ביס(פלואורוסולפוניל)אימיד (LiFSI), ליתיום טטרפלואורבוראט (LiBF₄), ליתיום פרכלורט (LiClO₄) וכו'.
תוספים מהווים כ-5% מהאלקטרוליט. תוספים אלה כוללים תוספים ליצירת סרטים-, תוספים מעכבי בעירה-, מייצבים וכו'. לדוגמה, תוספים נפוצים ליצירת סרט- כגון ויניל קרבונט (VC), ויניל קרבונט מופלר (FEC).
בסך הכל, הביצועים של אלקטרוליט הליתיום תלויים בהשפעה הסינרגטית של הממיסים, מלח הליתיום והתוספים. לדוגמה, השילוב של ממס מעורב EC/DMC ו-LiPF6יכול לאזן גם מוליכות יונית וגם יציבות.
השפעות של נוכחות מים באלקטרוליטים
מרכיבים אלה רגישים ביותר לביצועים אלקטרוכימיים, מים וזיהומים עלולים להשפיע קשות על הייצור והאיכות של סוללות הליתיום. לְדוּגמָה:
מים יכולים להגיב כימית עם מלחי ליתיום באלקטרוליט כדי לייצר חומרים מזיקים כמו חומצה הידרופלואורית (HF) וליתיום פלואוריד (LiF), העלולים לפגוע במבנה הסוללה, לגרום לדליפה או לקצרים ולהפחית את קיבולת הסוללה.
סרט ממשק האלקטרוליט המוצק (SEI) שנוצר על ידי התוספים ליצירת הסרט עלול להינזק מהמים, לאבד את הצפיפות והאחידות שלו, מה שמוביל לעלייה בהתנגדות הפנימית של הסוללה ולירידה ביכולת הפריקה.
במהלך הטעינה והפריקה, מים יכולים להתפרק כדי לייצר גזים (כגון CO₂ ו- H₂), מה שמגביר את הלחץ הפנימי של הסוללה. הדבר עלול להוביל להתנפחות הסוללה, דליפת נוזל ואפילו עישון, שריפה ופיצוץ, מהווים איום בטיחותי.
סכנות המים המוזכרות בטיפול בממס קיימות גם באלקטרוליט. לסיכום, נוכחות מים משפיעה על מוליכות אלקטרוליטים, על יציבות ממשק אלקטרוליטים ועל חיי מחזור ובטיחות הסוללה, היא מהווה גורם בקרה מרכזי בייצור ושימוש בסוללות ליתיום.
מסננות מולקולריות להתייבשות אלקטרוליטים
היישומים של מסננות מולקולריות באלקטרוליטים משתנים בהתאם למטרות הספציפיות שלהם, כגון ייבוש ממס, התייבשות והסרת חומצה אלקטרוליטים, התחדשות אלקטרוליטים ושיפור הביצועים האלקטרוכימיים.
מסננת מולקולרית זאוליט מסוג 5A היא המועדפת ביותר להתייבשות אלקטרוליטים, והיא יכולה להסיר ביעילות מים מהאלקטרוליט, ולמנוע התנגדות פנימית מוגברת ותגובות אלקטרוכימיות, ובכך לשפר את הביצועים והבטיחות של סוללת הליתיום.
ניתן ליישם באופן סלקטיבי מסננות מולקולריות מסוג 3A, 4A, 13X, סוג, סוג ליתיום וזאוליט מרוכב על האלקטרוליטים של הליתיום. על ידי מינוף הספיחה החזקה שלהם, תכונת סינון היונים והיציבות המבנית, כדי לשפר את הטוהר, היציבות וביצועי המחזור של האלקטרוליטים.
