Литий-полимерный аккумулятор Теория

Литий-полимерный аккумулятор Теория

12 мая 2023 г.

На рынке существуют две коммерчески доступные технологии, которые вместе называются литий-ионными полимерами (где «полимер» означает «полимер для изоляции электролита»).

Аккумулятор состоит из следующих частей:

Положительный электрод: диоксид лития-кобальта LiCoO2 или тетраоксид лития LiMn2O4, диоксид марганца.

Диафрагма: проводящий полимерный электролит (например, полиэтиленгликоль, ПЭО).

Отрицательный электрод: литий или литий-углеродное (химическое) соединение.

Типичная реакция: (выделения)

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

Диафрагма: литиевая проводящая

Положительный электрод: Li1 − xCoO2+xLi+xe → LiCoO2.

Суммарная реакция: (углерод xLi+xe)+Li1-xCoO2 → LiCoO2+углерод

Полимеры электролита/мембраны могут представлять собой твердые полимеры, такие как полиэтиленгликоль (ПЭО), гексафторид лития-калия (LiPF6) или другие проводящие соли с диоксидом кремния или другими наполнителями, улучшающими механические свойства (такие методы еще не коммерциализированы). В соответствии с требованиями безопасности в большинстве батарей в качестве отрицательного электрода используется литий с внедренным углеродом, за исключением некоторых производителей, таких как Avestor (после слияния с Battscap), которые используют металлический литий в качестве отрицательного электрода (так называемые литий-металлические полимерные батареи).

Обе коммерческие батареи полимеризуются поливинилиденфторидом (PVdF) путем покрытия коллоидными растворителями и солями, такими как этиленкарбонат (EC)/диметилкарбонат (DMC)/диэтилкарбонат (DEC). Разница заключается в использовании оксида лития-марганца (LiMn2O4) в качестве положительного электрода (технология Bellcore/Telcordia); Традиционный метод заключается в использовании оксида лития-кобальта (LiCoO2).

Хотя они еще не широко доступны на рынке, существуют и другие типы литий-полимерных батарей, в которых полимеры также используются в качестве положительных электродов. Например, Moltech разрабатывает положительные электроды из проводящих пластиков и сероуглеродных соединений. Однако по состоянию на 2005 год у этой технологии были проблемы с самовыпуском, а производственные затраты также были слишком высокими.

Другие методы включают использование серосодержащих органических соединений и проводящих полимеров в качестве положительных электродов, таких как полианилин. Этот метод может обеспечить хорошую высокую разрядную емкость, включая низкое внутреннее сопротивление и высокую разрядную емкость, но существуют проблемы, связанные с недостаточным временем цикла и высокой стоимостью.