Teoria baterii litowo-polimerowej

Teoria baterii litowo-polimerowej

2023-5-12

Na rynku dostępne są dwie technologie zwane łącznie polimerami litowo-jonowymi (gdzie „polimer” oznacza „polimer izolujący elektrolit”).

Bateria składa się z następujących części:

Elektroda dodatnia: dwutlenek litu i kobaltu LiCoO2 lub dwutlenek manganu, tetratlenek litu LiMn2O4

Membrana: przewodzący polimer elektrolitowy (taki jak glikol polietylenowy, PEO)

Elektroda ujemna: lit lub związek (chemiczny) z osadzonym węglem litu

Typowa reakcja: (wyładowanie)

Elektroda ujemna: (Carbon Lix) → C+xLi+xe

Membrana: Li przewodząca

Elektroda dodatnia: Li1 − xCoO2+xLi+xe → LiCoO2

Całkowita reakcja: (węgiel xLi+xe)+Li1-xCoO2 → LiCoO2+węgiel

Polimerami elektrolitowymi/membranowymi mogą być polimery stałe, takie jak glikol polietylenowy (PEO), sześciofluorek litowo-potasowy (LiPF6) lub inne przewodzące sole z krzemionką lub innymi materiałami wypełniającymi, które poprawiają właściwości mechaniczne (takie metody nie zostały jeszcze skomercjalizowane). Zgodnie z wymogami bezpieczeństwa większość akumulatorów wykorzystuje lit z osadzonym węglem jako elektrodę ujemną, z wyjątkiem niektórych producentów, takich jak Avestor (po połączeniu z Battscap), którzy używają metalicznego litu jako elektrody ujemnej (określanych jako akumulatory litowo-metalowo-polimerowe).

Obydwa dostępne na rynku akumulatory są polimeryzowane za pomocą polifluorku winylidenu (PVdF) poprzez powlekanie rozpuszczalnikami koloidalnymi i solami, takimi jak węglan etylenu (EC)/węglan dimetylu (DMC)/węglan dietylu (DEC). Różnica polega na zastosowaniu tlenku litowo-manganowego (LiMn2O4) jako elektrody dodatniej (technologia Bellcore/Telcordia); Tradycyjną metodą jest użycie tlenku kobaltu i litu (LiCoO2).

Chociaż nie są one jeszcze powszechnie dostępne na rynku, istnieją inne typy akumulatorów litowo-polimerowych, które również wykorzystują polimery jako elektrody dodatnie. Na przykład Moltech opracowuje elektrody dodatnie wykonane z przewodzących tworzyw sztucznych i związków węgla i siarki. Jednakże od 2005 r. wydawało się, że w tej technologii występują problemy z samouwolnieniem, a koszty produkcji również były zbyt wysokie.

Inne metody obejmują stosowanie związków organicznych zawierających siarkę i polimerów przewodzących jako elektrod dodatnich, takich jak polianilina. Metodą tą można uzyskać dobrą, wysoką pojemność rozładowania, w tym niską rezystancję wewnętrzną i wysoką pojemność rozładowania, ale występują problemy związane z niewystarczającymi czasami cykli i wysokimi kosztami.