نظریه باتری لیتیوم پلیمری

نظریه باتری لیتیوم پلیمری

12-5-2023

دو فناوری تجاری موجود در بازار وجود دارد که در مجموع به آنها پلیمرهای لیتیوم یونی گفته می شود (که در آن "پلیمر" نشان دهنده "پلیمر جداسازی الکترولیت" است).

باتری از قطعات زیر تشکیل شده است:

الکترود مثبت: LiCoO2 لیتیوم دی اکسید کبالت یا LiMn2O4 لیتیوم تترا اکسید دی اکسید منگنز

دیافراگم: پلیمر الکترولیت رسانا (مانند پلی اتیلن گلیکول، PEO)

الکترود منفی: ترکیب لیتیوم یا لیتیوم کربن تعبیه شده (شیمیایی).

واکنش معمولی: (ترشح)

الکترود منفی: (Carbon Lix) → C+xLi+xe

دیافراگم: لی رسانا

الکترود مثبت: Li1 − xCoO2+xLi+xe → LiCoO2

واکنش کل: (کربن xLi+xe)+Li1-xCoO2 → LiCoO2+کربن

پلیمرهای الکترولیت/غشاء می توانند پلیمرهای جامد مانند پلی اتیلن گلیکول (PEO)، لیتیوم پتاسیم هگزا فلوراید (LiPF6) یا سایر نمک های رسانا با سیلیس یا سایر مواد پرکننده که خواص مکانیکی را افزایش می دهند (چنین روش هایی هنوز تجاری نشده اند) باشند. بر اساس الزامات ایمنی، اکثر باتری ها از لیتیوم جاسازی شده کربن به عنوان الکترود منفی استفاده می کنند، به جز تولید کنندگان خاصی مانند Avestor (پس از ادغام با Battscap) که از لیتیوم فلزی به عنوان الکترود منفی استفاده می کنند (به عنوان باتری های پلیمری لیتیوم فلزی شناخته می شود).

هر دو باتری تجاری با پلی وینیلیدین فلوراید (PVdF) با پوشش حلال های کلوئیدی و نمک هایی مانند اتیلن کربنات (EC) / دی متیل کربنات (DMC) / دی اتیل کربنات (DEC) پلیمریزه می شوند. تفاوت در استفاده از اکسید منگنز لیتیوم (LiMn2O4) به عنوان الکترود مثبت است (تکنولوژی Bellcore/Telcordia). روش سنتی استفاده از اکسید لیتیوم کبالت (LiCoO2) است.

اگرچه هنوز به طور گسترده به صورت تجاری در دسترس نیست، انواع مختلفی از باتری های لیتیوم پلیمری وجود دارد که از پلیمرها به عنوان الکترودهای مثبت نیز استفاده می کنند. به عنوان مثال، Moltech در حال توسعه الکترودهای مثبت ساخته شده از پلاستیک رسانا و ترکیبات گوگرد کربن است. با این حال، از سال 2005، به نظر می رسید که این فناوری مشکلاتی با خود آزادسازی داشت و هزینه های تولید نیز بسیار بالا بود.

روش های دیگر شامل استفاده از ترکیبات آلی حاوی گوگرد و پلیمرهای رسانا به عنوان الکترودهای مثبت مانند پلی آنیلین است. این روش می تواند به ظرفیت تخلیه بالای خوب، از جمله مقاومت داخلی کم و ظرفیت تخلیه بالا دست یابد، اما مشکلاتی در زمان سیکل ناکافی و هزینه بالا وجود دارد.