Taikymo privalumai kieto elektrolito

Kietosios elektrolitų yra ličio baterija elektrolitų plėtros tendencija ateityje, nes kieto elektrolitų baterijų technologija sukūrė iki šiol. Techniniu požiūriu kietus elektrolitus galima suskirstyti į oksido elektrolitus, sulfido elektrolitus, organinius polimerinius elektrolitus ir Lipon elektrolitus. Galima sakyti, kad jis yra gana subrendęs, tačiau jis taip pat susidūrė su kliūtimi. Skubiai reikia sukurti naujos kartos technologijas, ypač naujos energijos srityje. Tikimasi, kad kietojo kūno baterijos taps patraukliausia viena iš naujos kartos energijos vartojimo baterijų technologijų. Kadangi visų kietojo kūno baterijų ne tik gana didelis technologinis brandumas, daugelis vidaus ir užsienio ličio jonų baterijų bendrovės taip pat laikė visų kietojo kūno baterijų technologija kaip svarbiu naujos kartos technologijų rezervu.

Ankstyvoje kietojo kūno akumuliatoriaus technologijos plėtroje dėl santykinai mažo kietų elektrolitų medžiagų laidumo mokslinių tyrimų ir plėtros dėmesys daugiausia buvo skiriamas kietųjų elektrolitų laidumo gerinimui. Todėl sulfido kietieji elektrolitai ir oksido kietieji elektrolitai su dideliu jonų laidumu sulaukė daug dėmesio.

Visiškai kietos ličio jonų baterijos naudoja kietus elektrolitus vietoj tradicinių organinių skystų elektrolitų, kurie gali gerai išspręsti akumuliatoriaus saugos problemas ir yra idealūs cheminiai elektros energijos šaltiniai elektrinėms transporto priemonėms ir didelio masto energijos kaupimas. Svarbiausia yra paruošti kietus elektrolitus su aukštu kambario temperatūros laidumu ir elektrocheminiu stabilumu, taip pat didelės energijos elektrodų medžiagomis, tinkančiomis visoms kietojo kūno ličio jonų baterijoms, ir pagerinti elektrodo/kieto elektrolito sąsajos suderinamumą.

Kietojo kūno ličio baterijos kuriamos remiantis ličio baterijomis. Palyginti su tradicinėmis ličio baterijomis, jie daugiausia nebenaudoja skysčio ar gelio kaip laidžios medžiagos tarp teigiamų ir neigiamų elektrodų, o tai labai pagerina automobilio saugumą ir gebėjimą atlaikyti aukštą temperatūrą. . Jis turi didelės saugos, didelio energijos tankio, ilgo ciklo trukmės ir plataus veikimo temperatūros diapazono privalumus, tarp kurių yra kietas elektrolitas.

Oksidas kietieji elektrolitai gali būti suskirstyti į kristalinius ir permatomus (amorfinę) pagal medžiagos struktūrą. Kristaliniai elektrolitai apima perovskiato tipą, NASICON tipą, LISICON tipą ir granato tipą ir kt. Stiklo oksido elektrolitas Mokslinių tyrimų hotspot yra Lipon tipo elektrolitas naudojamas plonos plėvelės baterijas.

Oksidas kristalinis kietas elektrolitas turi didelį cheminį stabilumą ir gali egzistuoti stabiliai atmosferoje, kuri yra naudinga didelio masto gamybos visų kietojo kūno baterijų. Mokslinių tyrimų tikslas yra pagerinti kambario temperatūros jonų laidumą ir jo suderinamumą su elektrodais. Šiuo metu metodai, kaip pagerinti laidumą, daugiausia yra elementų pakeitimas ir heterovalentinis elementas dopingas, o suderinamumas su elektrodais taip pat yra svarbus klausimas, kuris riboja jo taikymą.

Labiausiai tipiškas sulfido kristalinis kietas elektrolitas yra thio-LISICON, kuris pirmą kartą buvo atrastas profesorius KANNO Tokijo technologijos instituto Li2S-GeS2-P2S sistemoje. Cheminė sudėtis yra Li4-xGe1-xPxS4, o kambario temperatūros jonų laidumas yra toks didelis, kaip 2,2 × 10. -3S/cm (kur x = 0,75) ir elektroninio laidumo galima nepaisyti. Tio-LISICON bendroji cheminė formulė yra Li4-xGe1-xPxS4 (A=Ge, Si ir kt., B=P, Al, Zn ir kt.).

Sulfido stiklo kieto elektrolito paprastai sudaro P2S5, SiS2, B2S3 ir kitų tinklo buvusių ir tinklo modifikatorius Li2S. Sistema daugiausia apima Li2S-P2S5, Li2S-SiS2, Li2S-B2S3. Kompozicija turi platų asortimentą, aukštą kambario temperatūros jonų laidumą, aukštą šilumos stabilumą, gerą saugos našumą ir platų elektrocheminio stabilumo langą (iki 5V). Jis turi išskirtinių privalumų didelės galios ir aukštos žemos temperatūros kietojo kūno baterijose ir turi didelį potencialą iš kietojo kūno baterijų elektrolitų medžiagų.

Polimero kieto elektrolito sudaro polimero matrica (pavyzdžiui, poliesterio, polimerazės ir poliamino, ir tt) ir ličio druska (pavyzdžiui, LiClO4, LiAsF4, LiPF6, LiBF4, ir tt), dėl savo lengvo svorio, geras viskoelastiurumas, ir puikus mechaninio apdorojimo efektyvumą Ir kitos savybės gavo platų dėmesį.

Dažni SPE yra polietileno oksidas (PEO), poliakrilnitrilas (PAN), polivinilidenfluoridas (PVDF), polimetilmetakrilatas (PMMA), polipropileno oksidas (PPO), polivinilideno chloridas (PVDC) ir vieno jonų polimero elektrolitų sistemos.

Šiuo metu pagrindinė SPE matrica vis dar yra pirmoji pasiūlyta PEO ir jos dariniai, daugiausia dėl metalo ličio stabilumo ir jo gebėjimo geriau atskirti ličio druskas.

Lipon elektrolitas yra pagamintas Oak Ridge Nacionalinė laboratorija (ORNL) Jungtinėse Amerikos Valstijose. Ličio fosforo oksinitrido (LiPON) elektrolitų plėvelė buvo paruošta purškiant didelio grynumo Li3P04 taikinį naudojant radijo dažnio magnetrono sputtering įtaisą didelio grynumo azoto atmosferoje.

Suprantama, kad medžiaga turi puikią išsamią veiklą, kambario temperatūros joninis laidumas yra 2,3 × 10-6S / cm, elektrocheminis langas yra 5.5V (http://vs.Li/Li+), terminis stabilumas yra geras, o teigiami elektrodai, tokie kaip LiCoO2, LiMn2O4, ir neigiami elektrodai, tokie kaip ličio metalo ir ličio lydinio, turi gerą suderinamumą. Lipon plėvelės joninis laidumas priklauso nuo amorfinės struktūros ir N kiekio plėvelėje. N kiekio padidėjimas gali pagerinti jonų laidumą.