Teória lítium-polymérových batérií

Teória lítium-polymérových batérií

2023-5-12

Na trhu sú dve komerčne dostupné technológie, ktoré sa súhrnne označujú ako lítium-iónové polyméry (kde „polymér“ predstavuje „polymér na izoláciu elektrolytov“).

Batéria sa skladá z nasledujúcich častí:

Pozitívna elektróda: LiCoO2 lítium-kobaltnatý oxid alebo LiMn2O4 lítiumtetraoxid manganičitý

Membrána: Vodivý polymér elektrolytu (ako je polyetylénglykol, PEO)

Záporná elektróda: lítium alebo lítium-karbónová (chemická) zlúčenina

Typická reakcia: (výboj)

Záporná elektróda: (Carbon Lix) → C+xLi+xe

Membrána: Li vodivá

Pozitívna elektróda: Li1 − xCoO2+xLi+xe → LiCoO2

Celková reakcia: (uhlík xLi+xe)+Li1-xCoO2 → LiCoO2+uhlík

Elektrolytové/membránové polyméry môžu byť pevné polyméry, ako je polyetylénglykol (PEO), lítium-draselný hexafluorid (LiPF6) alebo iné vodivé soli s oxidom kremičitým alebo inými plniacimi materiálmi, ktoré zlepšujú mechanické vlastnosti (takéto metódy ešte neboli komercializované). Podľa bezpečnostných požiadaviek väčšina batérií používa lítium vložené do uhlíka ako zápornú elektródu, s výnimkou niektorých výrobcov, ako je Avestor (po zlúčení s Battscap), ktorí používajú kovové lítium ako zápornú elektródu (označované ako lítium-kovové polymérové ​​batérie).

Obe komerčné batérie sú polymerizované s polyvinylidénfluoridom (PVdF) potiahnutím koloidných rozpúšťadiel a solí, ako je etylénkarbonát (EC)/dimetylkarbonát (DMC)/dietylkarbonát (DEC). Rozdiel spočíva v použití lítium-mangánového oxidu (LiMn2O4) ako kladnej elektródy (technológia Bellcore/Telcordia); Tradičnou metódou je použitie oxidu lítneho kobaltu (LiCoO2).

Hoci ešte nie sú bežne komerčne dostupné, existujú aj iné rôzne typy lítiových polymérových batérií, ktoré tiež používajú polyméry ako kladné elektródy. Napríklad Moltech vyvíja pozitívne elektródy vyrobené z vodivých plastov a zlúčenín uhlíka a síry. Od roku 2005 sa však zdalo, že táto technológia má problémy so samovoľným uvoľnením a výrobné náklady boli tiež príliš vysoké.

Iné metódy zahŕňajú použitie organických zlúčenín obsahujúcich síru a vodivých polymérov ako kladných elektród, ako je napríklad polyanilín. Táto metóda môže dosiahnuť dobrú vysokú vybíjaciu kapacitu, vrátane nízkeho vnútorného odporu a vysokej vybíjacej kapacity, ale existujú problémy s nedostatočnými dobami cyklu a vysokými nákladmi.