Vantaġġi tal-Applikazzjoni tal-Elettrolit Solidu

L-elettrolit solidu huwa xejra fl-iżvilupp ta 'elettroliti tal-batterija tal-litju fil-futur, minħabba li t-teknoloġija tal-batterija tal-elettrolit solidu żviluppat sal-lum. Minn perspettiva teknika, elettroliti solidi jistgħu jinqasmu f'elettroliti ta 'ossidu, elettroliti ta' sulfid, elettroliti ta 'polimeri organiċi, u elettroliti LiPON. Jista 'jingħad li huwa relattivament matur, iżda ltaqa' wkoll ma 'bottleneck. It-twelid ta 'ġenerazzjoni ġdida ta' teknoloġija hija meħtieġa b'mod urġenti, speċjalment fil-qasam ta 'enerġija ġdida. Il-batteriji tal-istat solidu huma mistennija li jsiru l-iktar waħda attraenti fost it-teknoloġiji tal-batterija tal-enerġija tal-ġenerazzjoni li jmiss. Minħabba li l-batteriji kollha tal-istat solidu mhux biss għandhom maturità teknoloġika relattivament għolja, ħafna kumpaniji tal-batterija tal-jone tal-litju domestiċi u barranin ikkunsidraw ukoll it-teknoloġija tal-batterija tal-istat solidu kollha bħala riżerva importanti tat-teknoloġija tal-ġenerazzjoni li jmiss.

Fl-iżvilupp bikri tat-teknoloġija tal-batterija tal-istat solidu, minħabba l-konduttività relattivament baxxa ta 'materjali elettroliti solidi, il-fokus tar-riċerka u l-iżvilupp kien l-aktar fuq it-titjib tal-konduttività tal-elettroliti solidi. Għalhekk, elettroliti solidi sulfidi u elettroliti solidi ossidi b'konduttività jonika għolja ġibdu firxa wiesgħa ta 'attenzjoni.

Il-batteriji tal-jone tal-litju tal-istat solidu kollha jużaw elettroliti solidi minflok elettroliti likwidi organiċi tradizzjonali, li jistgħu jsolvu sew kwistjonijiet ta ’sigurtà tal-batterija u huma sorsi ta’ enerġija kimika ideali għal vetturi elettriċi u ħażna ta ’enerġija fuq skala kbira. Iċ-ċavetta hija li tħejji elettroliti solidi b’konduttività ta ’temperatura għolja tal-kamra u stabbiltà elettrokimika, kif ukoll materjali ta’ elettrodi ta ’enerġija għolja adattati għall-batteriji tal-litju-jone kollha ta’ stat solidu, u biex ittejjeb il-kompatibilità ta ’l-interface elettrodu / elettrolit solidu.

Il-batteriji tal-litju fi stat solidu huma żviluppati bbażati fuq batteriji tal-litju. Meta mqabbla ma 'batteriji tal-litju tradizzjonali, prinċipalment m'għadhomx jużaw likwidu jew ġel bħala l-materjal konduttiv bejn l-elettrodi pożittivi u negattivi, li jtejjeb ħafna s-sigurtà tal-karozza u l-abbiltà li jiflaħ temperaturi għoljin. . Għandu l-vantaġġi ta 'sigurtà għolja, densità għolja ta' enerġija, ħajja ta 'ċiklu twil, u firxa wiesgħa ta' temperatura operattiva, li fosthom il-qalba stess hija l-elettrolit solidu.

L-elettroliti solidi ta 'l-ossidu jistgħu jinqasmu f'kristallin u ħġieġ (amorfu) skond l-istruttura tal-materjal. L-elettroliti kristallini jinkludu t-tip perovskite, it-tip NASICON, it-tip LISICON u t-tip granata, eċċ. L-elettrolit ossidu tal-ħġieġ Il-hotspot tar-riċerka huwa l-elettrolit tat-tip LiPON użat f'batteriji ta 'film irqiq.

L-elettrolit solidu kristallin ossidu għandu stabbiltà kimika għolja u jista 'jeżisti b'mod stabbli fl-atmosfera, li huwa ta' benefiċċju għall-produzzjoni fuq skala kbira ta 'batteriji kollha solidu. Il-fokus tar-riċerka huwa li tittejjeb il-konduttività jonika tat-temperatura tal-kamra u l-kompatibilità tagħha ma 'elettrodi. Fil-preżent, il-metodi biex itejbu l-konduttività huma prinċipalment sostituzzjoni ta 'elementi u doping ta' elementi eterovalenti, u l-kompatibilità ma 'elettrodi hija wkoll kwistjoni importanti li tirrestrinġi l-applikazzjoni tagħha.

L-elettrolit solidu kristallin tas-sulfid l-iktar tipiku huwa thio-LISICON, li l-ewwel ġie skopert mill-Professur KANNO tal-Istitut tat-Teknoloġija ta ’Tokyo fis-sistema Li2S-GeS2-P2S. Il-kompożizzjoni kimika hija Li4-xGe1-xPxS4, u l-konduttività tal-jone tat-temperatura tal-kamra hija għolja daqs 2.2 × 10. -3S / cm (fejn x=0.75), u l-konduttività elettronika tista 'tiġi injorata. Il-formula kimika ġenerali ta 'thio-LISICON hija Li4-xGe1-xPxS4 (A=Ge, Si, eċċ., B=P, Al, Zn, eċċ.).

L-elettrolit solidu tal-ħġieġ sulfid huwa ġeneralment magħmul minn P2S5, SiS2, B2S3 u formaturi oħra tan-netwerk u modifikatur tan-netwerk Li2S. Is-sistema tinkludi prinċipalment Li2S-P2S5, Li2S-SiS2, Li2S-B2S3. Il-kompożizzjoni għandha firxa wiesgħa ta 'varjazzjoni, konduttività tal-joni b'temperatura għolja tal-kamra, stabbiltà termali għolja, prestazzjoni tajba ta' sigurtà, u tieqa wiesgħa ta 'stabbiltà elettrokimika (sa 5V). Għandu vantaġġi pendenti f'batteriji ta 'stat solidu ta' qawwa għolja u ta 'temperatura għolja baxxa u għandu potenzjal kbir ta' materjali ta 'elettroliti ta' batteriji ta 'stat solidu.

L-elettrolit solidu tal-polimeru huwa magħmul minn matriċi tal-polimeru (bħal poliester, polimerase u poliamina, eċċ.) U melħ tal-litju (bħal LiClO4, LiAsF4, LiPF6, LiBF4, eċċ.), Minħabba l-piż ħafif tiegħu, viskoelastiċità tajba, u eċċellenti prestazzjoni tal-ipproċessar mekkaniku U karatteristiċi oħra rċevew attenzjoni mifruxa.

L-SPEs komuni jinkludu polyethylene oxide (PEO), polyacrylonitrile (PAN), polyvinylidene fluoride (PVDF), polymethylmethacrylate (PMMA), polypropylene oxide (PPO), polyvinylidene chloride (PVDC) u sistemi ta ’elettroliti polimeriċi ta’ jone wieħed.

Fil-preżent, il-matriċi SPE mainstream għadha l-ewwel PEO proposta u d-derivattivi tagħha, prinċipalment minħabba l-istabbiltà tal-PEO għall-litju tal-metall u l-abbiltà tagħha li tiddissassoċja aħjar l-imluħa tal-litju.

L-elettrolit LiPON huwa magħmul mill-Laboratorju Nazzjonali Oak Ridge (ORNL) fl-Istati Uniti. Il-film tal-elettrolit tal-litju fosforu ossinitrid (LiPON) ġie ppreparat billi sputtering mira Li3P04 ta ’purità għolja bl-użu ta’ apparat li jispara manjetron ta ’frekwenza tar-radju f’atmosfera ta’ nitroġenu ta ’purità għolja.

Huwa mifhum li l-materjal għandu prestazzjoni komprensiva eċċellenti, il-konduttività jonika tat-temperatura tal-kamra hija 2.3 × 10-6S / cm, tieqa elettrokimika hija 5.5V (http://vs.Li/Li+), l-istabbiltà termali hija tajba , u elettrodi Pożittivi bħal LiCoO2, LiMn2O4, u elettrodi negattivi bħal metall tal-litju u liga tal-litju għandhom kompatibilità tajba. Il-konduttività jonika tal-film LiPON tiddependi fuq l-istruttura amorfa u l-kontenut N fil-materjal tal-film. Iż-żieda tal-kontenut N tista 'ttejjeb il-konduttività jonika.