Ro-ràdh gu Solid Electrolytes

 

Tha mòran bhuannachdan aig electrolytes solid thairis air electrolytes leaghaidh. Mar eisimpleir, is urrainn dhaibh deformachadh electrodan a lasachadh aig àm cosgais is sgaoileadh, a’ leasachadh sàbhailteachd. Tha seasmhachd sàr-mhath aca cuideachd, tha iad furasta an làimhseachadh, agus fàslithiumfaodar dendrites a lùghdachadh ann an electrolytes polymer solid solid an-asgaidh.

Faodaidh bataraidhean lithium-ion a’ cleachdadh electrolytes polymer cruaidh casg a chuir air duilgheadasan aodion co-cheangailte ri electrolytes leaghaidh.

Tha polymers furasta an làimhseachadh agus faodar an dèanamh beag. Air sgàth cho àrd ‘s a tha iad, faodar polymers a chleachdadh gus bataraidhean film tana a chruthachadh. Faodar diofar structaran bataraidh a dhèanamh le bhith a’ cleachdadh electrolytes polymer gus coinneachadh ri diofar riatanasan tagraidh. A bharrachd air an sin, tha electrolytes polymer a ’tabhann seasmhachd ceimigeach, electrochemical agus teirmeach nas àirde an coimeas ri electrolytes leaghaidh, le nas lugha de ath-bheachdan taobh leis na electrodan agus raon teòthachd obrachaidh nas fharsainge. Faodaidh sùbailteachd electrolytes polymer atharrachaidhean meud a chumail anns na dealanan rè cosgais is leigeil ma sgaoil, a’ bunailteachadh structar a’ bhataraidh. Mar sin, às deidh malairteachadh bataraidhean lionn, bidh teicneòlas bataraidh ion lithium stèidhichte air electrolytes polymer a’ leasachadh gu luath agus a’ coileanadh malairteachadh soirbheachail.

Tha mòran dhòighean ann airson electrolytes polymer a sheòrsachadh, agus tha na h-inbhean eadar-dhealaichte. An-dràsta, tha electrolytes polymer cruaidh air an comharrachadh sa mhòr-chuid a rèir an seòrsa polymer a thathar a’ cleachdadh, leithid am polyethylene oxide stèidhichte (PEO) as ainmeil, a bharrachd air polymethyl methacrylate (PMMA) agus polyacrylonitrile (PAN). San fharsaingeachd, feumaidh electrolytes polymer na cumhaichean a leanas a choileanadh gus an tèid an cleachdadh gu practaigeach ann am bataraidhean lithium-ion.

Ann an siostaman electrolyte polymer gnàthach, tha polymers a ’nochdadh criostal mòr aig teòthachd an t-seòmair, a tha a’ mìneachadh carson a tha giùlan electrolytes polymer cruaidh aig teòthachd an t-seòmair mòran nas ìsle na an ìre de electrolytes leaghaidh. Tha a’ mhòr-chuid de chriostalan ann am polymers nan spherulites, le roinnean amorphous eatorra. Sa chumantas thathas a’ creidsinn gu bheil giùlan ion lithium- a’ tachairt sa mhòr-chuid anns na roinnean amorphous sin.

Mar sin, tha tuigse air structar ìre polymers feumail airson a bhith a’ sgrùdadh uidheamachd giùlain ian lithium-.

Airson siostaman electrolyte polymer dà-chànanach, tha dà sheòrsa anns an structar ìre sa mhòr-chuid: roinnean criostalach agus roinnean amorphous. Tha cruthachadh roinnean criostalach air a stiùireadh gu cinneachail agus ceangailte gu dìreach ri suidheachaidhean ullachaidh sònraichte agus ùine. Gu cruaidh, air sgàth làthaireachd roinnean criostalach anns an t-siostam polymer, agus an atharrachadh mòr de na roinnean sin le diofar shuidheachaidhean, chan eil e glè shaidheansail a bhith a ’dèanamh coimeas eadar giùlan diofar sheòrsaichean de electrolytes polymer. Ach, fo chumhachan sònraichte, ma tha fàs roinnean criostalach slaodach agus gu bheil an gluasad ann an giùlan ionic taobh a-staigh raon iomchaidh, tha e iomchaidh coimeas a dhèanamh eadar seoltachd. Sin as coireach gu bheil sinn tric a 'dèanamh coimeas eadar diofar thoraidhean.

Leis gu bheil fàs spherulites anns a’ phoileamair an urra ri ùine, tha an seoltachd ianach aig teodhachd fo ìre leaghaidh an polymer cuideachd an urra ri ùine-. A bharrachd air an sin, tha an lithium - seoltachd ion de electrolytes polymer co-cheangailte ris an ìre teasachaidh, ìre fuarachaidh, agus ùine fois. Mar eisimpleir, bidh ùine fois nas fhaide a’ leantainn gu structar criostal polymer nas coileanta agus criostalachd nas àirde, a’ leantainn gu lùghdachadh mean air mhean ann an giùlan ionic chun a’ char as lugha le barrachd ùine fois. San aon dòigh, bidh ìre fuarachaidh nas slaodaiche a ’leantainn gu criostalachadh nas coileanta, agus bidh an giùlan ionic co-fhreagarrach cuideachd a’ lughdachadh mean air mhean chun ìre as ìsle.

Ionnsaich barrachd

A’ gabhail an electrolyte polymer cruaidh dà-chànanach de PEO agus LiCIO4 mar eisimpleir, tha structaran ioma-ìre anns an structar seo. An toiseach, faodaidh LiClO4 agus PEO diofar iom-fhillteachd a chruthachadh, nam measg PEO6-LiCIO4, PEO3-LiCIO4, PEO2-LiCIO4, agus PEO-LiClO4. Nam measg, nuair a dh’ fhaodadh O:Li=10: 1, PEO6-LiCIO4 eutectic a chruthachadh le PEO, le puing leaghaidh de 50 ceum. A bharrachd air an sin, nuair a thèid an teòthachd àrdachadh gu 160 ceum, faodar eutectic mòr a chruthachadh. Rè a 'phròiseas fuarachaidh, bheir an eutectic mòr trì diofar sheòrsaichean de spherulites: bidh a' chiad sheòrsa a 'leaghadh os cionn 120 ceum agus tha susbaint àrd salainn ann; tha an dàrna seòrsa a 'leaghadh eadar 45 agus 60 ceum, tha susbaint salainn ìosal, agus a' cruthachadh gu slaodach; tha puing leaghaidh aig an treas seòrsa beagan nas ìsle na am polymer aoigheachd agus a 'cruthachadh nas luaithe. Tha rannsachadh agus mion-sgrùdadh a 'moladh: gu bheil a' chiad seòrsa spherulite buailteach PEO3-LiCIO4; faodaidh an dàrna seòrsa a bhith na mheasgachadh de cho-fhilltean PEO-LiCIO4 agus PEO3-LiCIO4; agus tha an treas seòrsa a 'freagairt ri PEO fhèin. A bharrachd air an sin, faodaidh susbaint salann lithium agus am pròiseas làimhseachaidh teas an dà chuid leantainn gu atharrachaidhean structarail.

Tha electrolytes polymer na chlas de stuthan polymer gnìomh le seoltachd àrd ionic, air an cruthachadh le ath-bheachdan iom-fhillte eadar polymers agus salainn meatailt a ’cleachdadh polymers mar am matrix. A rèir a 'mhaitris polymer, tha electrolytes polymer cumanta a' gabhail a-steach electrolytes polymer stèidhichte air PEO, electrolytes polymer stèidhichte air PVDE, electrolytes polymer stèidhichte air PMMA, agus feadhainn eile. Eu-coltach ri electrolytes stàite solid inorganic, tha electrolytes polymer aotrom, elastagach agus seasmhach. Coltach ri electrolytes stàite solid inorganic, bidh electrolytes polymer chan ann a-mhàin a’ giùlan ions ann am bataraidhean lithium ach bidh iad cuideachd nan luchd-sgaraidh bataraidh. Tha na buannachdan a leanas aig electrolytes polymer sa mhòr-chuid:

Tha na h-iom-fhilltean a tha air an cruthachadh le diofar shalainn lithium (a 'gabhail a-steach LBF4, LIPF6, LiCFSO4, agus LiASF6) le PEO gu ìre mhòr coltach ris an fheadhainn a chruthaich LiCIO4, a' ciallachadh nach eil buaidh dhìreach aig an t-seòrsa salann lithium air an t-seòrsa iom-fhillte a chaidh a chruthachadh le PEO. Gu sònraichte, faodaidh LiBF dà iom-fhillte a chruthachadh le PEO: PEO4-LIBF agus PEO,S-LiBF. Nuair a tha an co-mheas O/Li eadar 16 agus 20, faodaidh PEO2.5-LIBF4 eutectic a chruthachadh le PEO. Faodaidh LPF6 cuideachd dà iom-fhillte a chruthachadh le PEO: PEO6-LiPF6 agus PEO: -LiPF6. Tha an dà iom-fhillte a chaidh a chruthachadh le LiASF6 le PEO coltach ris an fheadhainn aig LiPF6, ach le puingean leaghaidh gu ìre nas àirde. Faodaidh salainn lithium anion mòr cuideachd iom-fhilltean a chruthachadh le PEO, ach tha na cinneasachadh tòrr nas slaodaiche. A bharrachd air an sin, tha an cuideam cuideachd a 'toirt buaidh air fàs criostail gu ìre. Bidh cuideam nas àirde a 'brosnachadh fàs spherulite, a' lùghdachadh na roinne amorphous, agus mar sin a 'lùghdachadh giùlan lithium-ion.