Teoria bateriei cu litiu polimer

Teoria bateriei cu litiu polimer

2023-5-12

Există două tehnologii disponibile comercial pe piață, denumite colectiv polimeri litiu-ion (unde „polimer” reprezintă „polimer de izolare a electroliților”).

Bateria este formată din următoarele părți:

Electrod pozitiv: LiCoO2 litiu cobalt dioxid sau LiMn2O4 litiu tetraoxid dioxid de mangan

Diafragma: polimer electrolit conductiv (cum ar fi polietilenglicol, PEO)

Electrod negativ: compus (chimic) încorporat cu litiu sau litiu carbon

Reacție tipică: (descărcare)

Electrod negativ: (Carbon Lix) → C+xLi+xe

Diafragma: Li conductiv

Electrod pozitiv: Li1 − xCoO2+xLi+xe → LiCoO2

Reacția totală: (carbon xLi+xe)+Li1-xCoO2 → LiCoO2+carbon

Polimerii electroliți/membrană pot fi polimeri solizi, cum ar fi polietilen glicol (PEO), hexafluorură de litiu și potasiu (LiPF6) sau alte săruri conductoare cu silice sau alte materiale de umplutură care îmbunătățesc proprietățile mecanice (astfel de metode nu au fost încă comercializate). Conform cerințelor de siguranță, majoritatea bateriilor folosesc litiu încorporat cu carbon ca electrod negativ, cu excepția anumitor producători, cum ar fi Avestor (după fuzionarea cu Battscap), care folosesc litiu metalic ca electrod negativ (denumite baterii cu polimer litiu metalic).

Ambele baterii comerciale sunt polimerizate cu fluorură de poliviniliden (PVdF) prin acoperirea cu solvenți coloidali și săruri precum carbonat de etilenă (EC)/carbonat de dimetil (DMC)/carbonat de dietil (DEC). Diferența constă în utilizarea oxidului de litiu mangan (LiMn2O4) ca electrod pozitiv (tehnologia Bellcore/Telcordia); Metoda tradițională este utilizarea oxidului de litiu cobalt (LiCoO2).

Deși nu sunt încă disponibile pe scară largă comercial, există și alte tipuri diferite de baterii cu polimer de litiu care folosesc, de asemenea, polimeri ca electrozi pozitivi. De exemplu, Moltech dezvoltă electrozi pozitivi din materiale plastice conductoare și compuși de carbon sulf. Cu toate acestea, începând cu 2005, această tehnologie părea să aibă probleme cu autoeliberarea, iar costurile de producție erau, de asemenea, prea mari.

Alte metode includ utilizarea de compuși organici care conțin sulf și polimeri conductivi ca electrozi pozitivi, cum ar fi polianilina. Această metodă poate obține o capacitate bună de descărcare ridicată, inclusiv rezistență internă scăzută și capacitate mare de descărcare, dar există probleme cu timpi de ciclu insuficienti și costuri ridicate.