Теорія літій-полімерної батареї

Теорія літій-полімерної батареї

2023-5-12

На ринку є дві комерційно доступні технології, які разом називаються літій-іонними полімерами (де «полімер» означає «полімер ізоляції електроліту»).

Батарея складається з наступних частин:

Позитивний електрод: діоксид літію LiCoO2, діоксид кобальту або тетраоксид літію LiMn2O4, діоксид марганцю

Діафрагма: провідний полімер електроліту (наприклад, поліетиленгліколь, PEO)

Негативний електрод: літій або літій-вуглець (хімічна) сполука

Типова реакція: (виділення)

Негативний електрод: (Carbon Lix) → C+xLi+xe

Діафрагма: Li провідна

Позитивний електрод: Li1 − xCoO2+xLi+xe → LiCoO2

Загальна реакція: (вуглець xLi+xe)+Li1-xCoO2 → LiCoO2+вуглець

Полімери електроліту/мембрани можуть бути твердими полімерами, такими як поліетиленгліколь (PEO), гексафторид калію літію (LiPF6) або інші провідні солі з діоксидом кремнію або іншими наповнювальними матеріалами, які покращують механічні властивості (такі методи ще не були комерціалізовані). Згідно з вимогами безпеки, більшість акумуляторів використовують літій із вбудованим вуглецем як негативний електрод, за винятком деяких виробників, таких як Avestor (після злиття з Battscap), які використовують металевий літій як негативний електрод (так звані літій-металополімерні батареї).

Обидві комерційні батареї полімеризовані полівініліденфторидом (PVdF) шляхом покриття колоїдними розчинниками та солями, такими як етиленкарбонат (EC)/диметилкарбонат (DMC)/діетилкарбонат (DEC). Відмінність полягає у використанні оксиду марганцю літію (LiMn2O4) як позитивного електрода (технологія Bellcore/Telcordia); Традиційним методом є використання оксиду літію кобальту (LiCoO2).

Існують інші типи літієвих полімерних батарей, які також використовують полімери як позитивні електроди, хоча вони ще не є широко доступними в продажу. Наприклад, Moltech розробляє позитивні електроди з провідних пластмас і сірковуглецевих сполук. Однак станом на 2005 рік ця технологія, здавалося, мала проблеми з самовивільненням, і витрати на виробництво також були занадто високими.

Інші методи включають використання органічних сполук, що містять сірку, і провідних полімерів як позитивних електродів, таких як поліанілін. Цей метод може досягти хорошої високої розрядної ємності, включаючи низький внутрішній опір і високу розрядну ємність, але існують проблеми з недостатньою тривалістю циклу та високою вартістю.