Éléktrolit padet gaduh seueur kaunggulan dibandingkeun éléktrolit cair. Salaku conto, aranjeunna tiasa ngirangan deformasi éléktroda nalika ngecas sareng ngecas, ningkatkeun kaamanan. Éta ogé boga stabilitas alus teuing, gampang pikeun ngolah, sarta tumuwuhnalitiumdendrit bisa diminimalkeun dina pangleyur -elektrolit polimér padet bébas.
Panalungtikan ngeunaan éléktrolit polimér dimimitian dina 1973, nalika Fenton dkk. manggihan yén poliétilén oksida (PEO) kompléx jeung logam alkali bisa ngalirkeun ion. Saprak harita, éléktrolit polimér geus narik perhatian considerable.
Taun 1978, Dr. Armand ngaramalkeun yén éléktrolit polimér kaayaan padet-basis PEO bisa dipaké salaku éléktrolit pikeun batré.
Dina dua dasawarsa ka hareup, panalungtik ngabdikeun usaha anu luar biasa pikeun ngulik mékanisme konduksi ion sareng sipat fisikokimia tina éléktrolit -wates éléktroda dina batréna, sareng kamajuan anu saé.
Batré litium-ion maké éléktrolit polimér padet bisa nyegah masalah bocor pakait sareng éléktrolit cair.
Polimér gampang diolah sareng tiasa miniatur. Kusabab plastisitasna luhur, polimér ogé bisa dipaké pikeun nyieun-aréa pilem ipis. Struktur batré anu béda tiasa didamel nganggo éléktrolit polimér pikeun nyumponan sababaraha syarat aplikasi. Salajengna, éléktrolit polimér nawiskeun stabilitas kimia, éléktrokimia, sareng termal anu langkung luhur dibandingkeun sareng éléktrolit cair, kalayan réaksi samping anu langkung sakedik sareng éléktroda sareng rentang suhu operasi anu langkung lega. Kalenturan éléktrolit polimér tiasa nyéépkeun parobahan volume dina éléktroda nalika ngecas sareng ngaleupaskeun, nyaimbangkeun struktur batré. Ku alatan éta, sanggeus komersialisasi batré ion cair-, téhnologi batré litium-ion dumasar kana éléktrolit polimér bakal gancang ngamekarkeun tur ngahontal commercialization suksés.
Aya seueur metode pikeun ngagolongkeun éléktrolit polimér, sareng standarna béda-béda. Ayeuna, éléktrolit polimér padet utamana dibédakeun dumasar kana jinis polimér anu digunakeun, sapertos poliétilén oksida -basis poliéter (PEO) anu paling kasohor, kitu ogé polimétil méthakrilat (PMMA) sareng polyacrylonitrile (PAN). Sacara umum, éléktrolit polimér kudu nyumponan kaayaan di handap ieu pikeun praktis dipaké dina batré-ion litium.
Konduktivitas ionik tinggi
Jumlah transfer ion litium- lumayan
kakuatan mékanis alus
Jandéla éléktrokimia lega
Alus kimiawi jeung stabilitas termal
Dina sistem éléktrolit polimér ayeuna, polimér nunjukkeun kristalinitas anu signifikan dina suhu kamar, anu ngajelaskeun naha konduktivitas éléktrolit polimér padet dina suhu kamar langkung handap tibatan éléktrolit cair. Paling kristal dina polimér mangrupakeun spherulites, kalawan wewengkon amorf diantara aranjeunna. Umumna dipercaya yén konduksi ion litium-utamana lumangsung di wewengkon amorf ieu.
Ku alatan éta, pamahaman struktur fase polimér mantuan pikeun nalungtik mékanisme konduksi ion litium{0}}.
Pikeun sistem éléktrolit polimér binér, struktur fase utamana diwangun ku dua jenis: wewengkon kristalin jeung wewengkon amorf. Wangunan wewengkon kristalin didorong kinétik sarta langsung patali jeung kaayaan persiapan husus sarta waktu. Tegesna diomongkeun, alatan ayana wewengkon kristalin dina sistem polimér, sarta variasi signifikan wewengkon ieu kalawan kaayaan béda, ngabandingkeun konduktivitas tipena béda éléktrolit polimér teu pisan ilmiah. Sanajan kitu, dina kaayaan nu tangtu, lamun tumuwuhna wewengkon kristalin slow sarta simpangan dina konduktivitas ionik dina rentang ditarima, ngabandingkeun konduktivitas bisa ditarima. Ieu naha urang mindeng ngabandingkeun hasil béda.
Kusabab tumuwuhna spérulit dina polimér gumantung kana waktu-, konduktivitas ionik dina suhu di handap titik lebur polimér ogé gumantung kana waktu-. Saterusna, konduktivitas ion litium{3}} éléktrolit polimér patali jeung laju pemanasan, laju pendinginan, jeung waktu rélaxasi. Salaku conto, waktos rélaxasi anu langkung panjang nyababkeun struktur kristal polimér anu langkung lengkep sareng kristalinitas anu langkung luhur, nyababkeun panurunan bertahap dina konduktivitas ionik ka minimum kalayan ningkatna waktos rélaxasi. Nya kitu, laju cooling laun ngakibatkeun kristalisasi leuwih lengkep, sarta konduktivitas ionik pakait ogé laun bakal ngurangan ka minimum.
Nyandak éléktrolit polimér padet binér PEO sareng LiCIO4 sabagé conto, struktur ieu ngandung sababaraha struktur fase. Kahiji, LiClO4 jeung PEO bisa ngabentuk rupa-rupa kompléx, kaasup PEO6-LiCIO4, PEO3-LiCIO4, PEO2-LiCIO4, jeung PEO-LiClO4. Diantarana, nalika O:Li=10:1, PEO6-LiCIO4 tiasa ngabentuk eutektik sareng PEO, kalayan titik lebur 50 derajat . Salaku tambahan, nalika suhu naékkeun ka 160 derajat, eutektik ageung tiasa kabentuk. Salila prosés cooling, eutectic badag bakal ngahasilkeun tilu tipena béda spherulites: tipe kahiji melts luhureun 120 derajat sarta ngabogaan kandungan uyah tinggi; tipe kadua lebur antara 45 jeung 60 darajat , ngabogaan kandungan uyah low, sarta ngabentuk lalaunan; tipe katilu boga titik lebur rada handap ti polimér host sarta ngabentuk leuwih gancang. Panalungtikan jeung analisis nunjukkeun yén: tipe mimiti spherulite kamungkinan PEO3-LiCIO4; tipe kadua bisa jadi campuran PEO-LiCIO4 jeung PEO3-LiCIO4 kompléx; jeung tipe katilu pakait jeung PEO sorangan. Saterusna, eusi uyah litium jeung prosés perlakuan panas duanana bisa ngakibatkeun parobahan struktural.
Éléktrolit polimér nyaéta kelas bahan polimér fungsional kalayan konduktivitas ionik anu luhur, dibentuk ku réaksi kompleksasi antara polimér sareng uyah logam nganggo polimér salaku matriks. Gumantung kana matriks polimér, éléktrolit polimér umum ngawengku éléktrolit polimér dumasar PEO-, éléktrolit polimér dumasar PVDE-, éléktrolit polimér dumasar PMMA-, jeung sajabana. Beda jeung éléktrolit kaayaan padet -anorganik, éléktrolit polimér hampang, elastis, jeung stabil. Sapertos éléktrolit kaayaan padet -anorganik, éléktrolit polimér sanés ngan ukur ngalirkeun ion dina batré ion litium-tapi ogé bertindak salaku separator batré. éléktrolit polimér utamana boga kaunggulan handap:
Éta sacara efektif tiasa ngarengsekeun masalah pembentukan dendrit litium dina batré-ion litium
Éta tiasa adaptasi saé sareng deformasi salami prosés ngecas sareng ngeusi batre batré litium-
Bisa ngurangan atawa malah ngaleungitkeun réaksi kimia antara bahan éléktrolit jeung éléktroda dina batré-ion litium.
Cai mibanda kinerja kaamanan tinggi
Kompléks anu dibentuk ku uyah litium anu béda-béda (kalebet LBF4, LIPF6, LiCFSO4, sareng LiASF6) sareng PEO dasarna sami sareng anu dibentuk ku LiCIO4, hartosna jinis uyah litium henteu gaduh pangaruh langsung kana jinis kompleks anu dibentuk sareng PEO. Sacara husus, LiBF bisa ngabentuk dua kompléx jeung PEO: PEO4-LIBF jeung PEO,S-LiBF. Lamun rasio O/Li antara 16 jeung 20, PEO2.5-LIBF4 bisa ngabentuk eutektik jeung PEO. LPF6 ogé tiasa ngabentuk dua kompléx sareng PEO: PEO6-LiPF6 sareng PEO:-LiPF6. Dua kompléx anu dibentuk ku LiASF6 sareng PEO sami sareng LiPF6, tapi kalayan titik lebur anu langkung luhur. Uyah litium anion ageung ogé tiasa ngabentuk kompléx sareng PEO, tapi kinétikana langkung laun. Saterusna, tekanan ogé mangaruhan tumuwuhna kristal ka extent sababaraha. tekanan luhur promotes tumuwuhna spherulite, ngurangan wewengkon amorf, sarta correspondingly nurun konduktivitas litium-ion.