Teorija litij-polimerne baterije

Teorija litij-polimerne baterije

2023-5-12

Na trgu sta dve komercialno dostopni tehnologiji, ki ju skupaj imenujemo litij-ionski polimeri (kjer "polimer" predstavlja "polimer za izolacijo elektrolita").

Baterija je sestavljena iz naslednjih delov:

Pozitivna elektroda: LiCoO2 litijev kobaltov dioksid ali LiMn2O4 litijev tetraoksid manganov dioksid

Diafragma: Prevodni elektrolitski polimer (kot je polietilen glikol, PEO)

Negativna elektroda: litij ali (kemična) spojina z vgrajenim litijevim ogljikom

Tipična reakcija: (izcedek)

Negativna elektroda: (Carbon Lix) → C+xLi+xe

Diafragma: Li prevodna

Pozitivna elektroda: Li1 − xCoO2+xLi+xe → LiCoO2

Skupna reakcija: (ogljik xLi+xe)+Li1-xCoO2 → LiCoO2+ogljik

Polimeri elektrolitov/membrane so lahko trdni polimeri, kot so polietilen glikol (PEO), litijev kalijev heksafluorid (LiPF6) ali druge prevodne soli s silicijevim dioksidom ali drugimi polnilnimi materiali, ki izboljšajo mehanske lastnosti (takšne metode še niso komercializirane). V skladu z varnostnimi zahtevami večina baterij uporablja litij z vgrajenim ogljikom kot negativno elektrodo, razen pri nekaterih proizvajalcih, kot je Avestor (po združitvi z Battscapom), ki uporabljajo kovinski litij kot negativno elektrodo (imenovane litij-metal-polimer baterije).

Obe komercialni bateriji sta polimerizirani s poliviniliden fluoridom (PVdF) s prevleko koloidnih topil in soli, kot je etilen karbonat (EC)/dimetil karbonat (DMC)/dietil karbonat (DEC). Razlika je v uporabi litijevega manganovega oksida (LiMn2O4) kot pozitivne elektrode (tehnologija Bellcore/Telcordia); Tradicionalna metoda je uporaba kobaltovega litijevega oksida (LiCoO2).

Čeprav še niso komercialno na voljo, obstajajo druge različne vrste litijevih polimernih baterij, ki prav tako uporabljajo polimere kot pozitivne elektrode. Na primer, Moltech razvija pozitivne elektrode iz prevodne plastike in ogljikovih žveplovih spojin. Vendar se je od leta 2005 zdelo, da ima ta tehnologija težave s samodejnim sproščanjem, proizvodni stroški pa so bili tudi previsoki.

Druge metode vključujejo uporabo organskih spojin, ki vsebujejo žveplo, in prevodnih polimerov kot pozitivnih elektrod, kot je polianilin. Ta metoda lahko doseže dobro visoko kapaciteto praznjenja, vključno z nizkim notranjim uporom in visoko kapacitivnostjo praznjenja, vendar obstajajo težave z nezadostnimi časi cikla in visokimi stroški.