Sự phát triển mới của tất cả - Các chất điện giải polymer rắn cho pin lithium

Hiện tại, pin lithium thứ cấp thương mại quy mô lớn thường sử dụng các chất điện giải carbonate hữu cơ lỏng, nhưng rò rỉ, dễ cháy, nổ và các vấn đề an toàn khác hạn chế áp dụng thêm loại chất điện phân này.

Các chất điện phân polymer ở ​​trạng thái rắn (ASPES) có những ưu điểm của hiệu suất an toàn tốt, mật độ năng lượng cao, phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng và tuổi thọ dài, là một trong những chủ đề nóng trong lĩnh vực pin lithium sắt phosphate . ASPE thường có tính chất cơ học tuyệt vời và cũng có thể ức chế sự phát triển của dendrite trong quá trình sạc và xả các điện cực kim loại lithium. Do đó, ASPES cũng có triển vọng ứng dụng rất quan trọng trong lĩnh vực pin kim loại lithium.

Một số hệ thống ASPE đang được nghiên cứu, bao gồm các hệ thống dựa trên polyetylen oxit (PEO), các hệ thống dựa trên polycarbonate, hệ thống dựa trên polysiloxane và hệ thống dây dẫn ion đơn polymer.

ASPES dựa trên PEO là một trong những ASPES sớm nhất và được nghiên cứu nhiều nhất. Tuy nhiên, độ kết tinh cao của nó gây khó khăn cho việc vận chuyển Li + ở nhiệt độ phòng và độ dẫn ion của nó thấp. Do đó, các nhà nghiên cứu đã phát triển một số phương pháp để giảm độ kết tinh của PEO và tăng độ dẫn ion.

Cấu trúc xương sống ASPES dựa trên polycarbonate chứa một nhóm cacbonat cực mạnh và trạng thái vô định hình ở nhiệt độ phòng, làm cho muối lithium dễ dàng hơn và độ dẫn ion nhiệt độ phòng thường cao hơn so với các vật liệu thay thế ASPES dựa trên PEO tiềm năng hơn.

Ngoài các polyme chuỗi carbon, các ASPes dựa trên polysiloxane với nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh thấp hơn cũng được các nhà nghiên cứu quan tâm do độ dẫn ion cao của chúng.

Trong quá trình sạc và xả pin miễn phí bảo trì , LI + là chất mang hiệu quả và việc di chuyển các anion trong chất điện phân làm tăng sự phân cực nồng độ của hệ thống điện phân. Do đó, các anion không di chuyển và các dây dẫn ion đơn polymer với số lượng di động LI + gần 1 cũng là các loại A-Class với giá trị nghiên cứu.

Liên quan đến triển vọng ứng dụng và định hướng phát triển trong tương lai của các chất điện phân polymer toàn chất, nghiên cứu các hệ thống dựa trên PEO tập trung vào sự phát triển của các hệ thống composite hữu cơ hữu cơ. Nghiên cứu về các hệ thống dựa trên polycarbonate tập trung vào sự phát triển của sự pha trộn với các polyme khác, với sự nhấn mạnh vào hệ thống alkyl để cải thiện các tính chất cơ học của hệ thống. Đối với hệ thống dây dẫn ion polymer, trọng tâm là thiết kế các muối lithium polyanion mới với độ dẫn ion cao hơn.