Teorie lithiových polymerových baterií

Teorie lithiových polymerových baterií

2023-5-12

Na trhu existují dvě komerčně dostupné technologie společně označované jako lithium-iontové polymery (kde „polymer“ představuje „polymer pro izolaci elektrolytu“).

Baterie se skládá z následujících částí:

Pozitivní elektroda: LiCoO2 oxid lithný kobaltnatý nebo LiMn2O4 tetraoxid lithný oxid manganičitý

Membrána: Vodivý polymer elektrolytu (jako je polyethylenglykol, PEO)

Negativní elektroda: lithium nebo lithium-karbonová (chemická) sloučenina

Typická reakce: (výboj)

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

Membrána: Li vodivá

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

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

Elektrolytové/membránové polymery mohou být pevné polymery, jako je polyethylenglykol (PEO), lithium-draselný hexafluorid (LiPF6) nebo jiné vodivé soli s oxidem křemičitým nebo jinými výplňovými materiály, které zlepšují mechanické vlastnosti (takové metody dosud nebyly komerčně využity). Podle bezpečnostních požadavků používá většina baterií lithium jako zápornou elektrodu s uhlíkem, s výjimkou některých výrobců, jako je Avestor (po sloučení s Battscap), kteří používají jako zápornou elektrodu kovové lithium (označované jako lithium-kovové polymerové baterie).

Obě komerční baterie jsou polymerovány s polyvinylidenfluoridem (PVdF) potažením koloidních rozpouštědel a solí, jako je ethylenkarbonát (EC)/dimethylkarbonát (DMC)/diethylkarbonát (DEC). Rozdíl spočívá v použití oxidu lithného a manganu (LiMn2O4) jako kladné elektrody (technologie Bellcore/Telcordia); Tradiční metodou je použití oxidu lithného kobaltu (LiCoO2).

Ačkoli ještě nejsou široce dostupné komerčně, existují další různé typy lithium-polymerových baterií, které také používají polymery jako kladné elektrody. Například Moltech vyvíjí kladné elektrody vyrobené z vodivých plastů a sloučenin uhlíku a síry. Nicméně, jak 2005, tato technologie vypadala, že má problémy s self vydání a výrobní náklady byly také příliš vysoké.

Jiné způsoby zahrnují použití organických sloučenin obsahujících síru a vodivých polymerů jako kladných elektrod, jako je polyanilin. Touto metodou lze dosáhnout dobré vysoké vybíjecí kapacity, včetně nízkého vnitřního odporu a vysoké vybíjecí kapacity, ale existují problémy s nedostatečnou dobou cyklu a vysokou cenou.