Теория на литиево-полимерната батерия

Теория на литиево-полимерната батерия

2023-5-12

На пазара има две налични в търговската мрежа технологии, наричани общо литиево-йонни полимери (където „полимер“ представлява „полимер за изолиране на електролит“).

Батерията се състои от следните части:

Положителен електрод: LiCoO2 литиев кобалтов диоксид или LiMn2O4 литиев тетраоксид манганов диоксид

Диафрагма: Проводим електролитен полимер (като полиетилен гликол, PEO)

Отрицателен електрод: литий или литиево-въглеродно (химическо) съединение

Типична реакция: (изпускане)

Отрицателен електрод: (Carbon Lix) → C+xLi+xe

Диафрагма: Li проводяща

Положителен електрод: Li1 − xCoO2+xLi+xe → LiCoO2

Обща реакция: (въглерод xLi+xe)+Li1-xCoO2 → LiCoO2+въглерод

Електролитни/мембранни полимери могат да бъдат твърди полимери, като полиетилен гликол (PEO), литиево-калиев хексафлуорид (LiPF6) или други проводими соли със силициев диоксид или други пълнежни материали, които подобряват механичните свойства (такива методи все още не са комерсиализирани). Съгласно изискванията за безопасност повечето батерии използват литий с вграден въглерод като отрицателен електрод, с изключение на някои производители като Avestor (след сливането с Battscap), които използват метален литий като отрицателен електрод (наричани литиево-метални полимерни батерии).

И двете търговски батерии са полимеризирани с поливинилиден флуорид (PVdF) чрез покриване на колоидни разтворители и соли като етилен карбонат (EC)/диметил карбонат (DMC)/диетил карбонат (DEC). Разликата е в използването на литиево-манганов оксид (LiMn2O4) като положителен електрод (технология на Bellcore/Telcordia); Традиционният метод е да се използва кобалтов литиев оксид (LiCoO2).

Въпреки че все още не са широко достъпни в търговската мрежа, има други различни видове литиево-полимерни батерии, които също използват полимери като положителни електроди. Например Moltech разработва положителни електроди, направени от проводящи пластмаси и въглеродни серни съединения. Въпреки това, от 2005 г. тази технология изглежда имаше проблеми със самоосвобождаването и производствените разходи също бяха твърде високи.

Други методи включват използване на съдържащи сяра органични съединения и проводими полимери като положителни електроди, като полианилин. Този метод може да постигне добър висок капацитет на разреждане, включително ниско вътрешно съпротивление и висок капацитет на разреждане, но има проблеми с недостатъчно време на цикъла и висока цена.