Литий полимерлі батарея теориясы

Литий полимерлі батарея теориясы

2023-05-12

Нарықта литий-ионды полимерлер деп аталатын екі коммерциялық қолжетімді технология бар (мұнда «полимер» «электролитті оқшаулау полимерін» білдіреді).

Батарея келесі бөліктерден тұрады:

Оң электрод: LiCoO2 литий кобальт диоксиді немесе LiMn2O4 литий тетраоксиді марганец диоксиді

Диафрагма: өткізгіш электролит полимер (мысалы, полиэтиленгликоль, PEO)

Теріс электрод: литий немесе литий көміртегі енгізілген (химиялық) қосылыс

Типтік реакция: (разряд)

Теріс электрод: (Carbon Lix) → C+xLi+xe

Диафрагма: Li өткізгіш

Оң электрод: Li1 − xCoO2+xLi+xe → LiCoO2

Жалпы реакция: (көміртек xLi+xe)+Li1-xCoO2 → LiCoO2+көміртек

Электролиттік/мембраналық полимерлер полиэтиленгликоль (ПЭО), литий калий гексафториді (LiPF6) немесе механикалық қасиеттерді жақсартатын кремний диоксиді немесе басқа толтырғыш материалдары бар басқа өткізгіш тұздар сияқты қатты полимерлер болуы мүмкін (мұндай әдістер әлі коммерциялық қолданысқа енгізілмеген). Қауіпсіздік талаптарына сәйкес, теріс электрод ретінде металл литийді (литий металл полимерлі батареялар деп аталады) пайдаланатын Avestor (Battscap-пен біріктірілгеннен кейін) сияқты кейбір өндірушілерді қоспағанда, көптеген батареялар теріс электрод ретінде көміртекті ендірілген литийді пайдаланады.

Коммерциялық батареялардың екеуі де этилен карбонат (EC)/диметилкарбонат (DMC)/диэтилкарбонат (DEC) сияқты коллоидты еріткіштер мен тұздарды жабу арқылы поливинилиден фторидімен (PVdF) полимерленеді. Айырмашылық оң электрод ретінде литий марганец оксидін (LiMn2O4) пайдалануда (Bellcore/Telcordia технологиясы); Дәстүрлі әдіс кобальт литий оксидін (LiCoO2) пайдалану болып табылады.

Коммерциялық тұрғыдан әлі кең қол жетімді болмаса да, полимерлерді оң электродтар ретінде пайдаланатын литий полимерлі батареялардың басқа да түрлері бар. Мысалы, Moltech өткізгіш пластмассалардан және көміртегі күкірт қосылыстарынан жасалған оң электродтарды жасауда. Дегенмен, 2005 жылғы жағдай бойынша бұл технологияның өзін-өзі шығаруға қатысты мәселелері бар сияқты және өндіріс шығындары да тым жоғары болды.

Басқа әдістерге құрамында күкірті бар органикалық қосылыстар мен өткізгіш полимерлерді оң электродтар ретінде пайдалану жатады, мысалы, Полянилин. Бұл әдіс төмен ішкі қарсылық пен жоғары разряд сыйымдылығын қоса алғанда, жақсы жоғары разрядтық сыйымдылыққа қол жеткізе алады, бірақ цикл уақытының жеткіліксіздігі және жоғары баға проблемалары бар.