Kelebihan Aplikasi Elektrolyte Pepejal

Elektrolit pepejal adalah trend dalam pembangunan elektrolit bateri litium pada masa akan datang, kerana teknologi bateri elektrolit pepejal telah berkembang hingga ke hari ini. Dari perspektif teknikal, elektrolit pepejal boleh dibahagikan kepada elektrolit oksida, elektrolit sulfide, elektrolit polimer organik, dan elektrolit LiPON. Boleh dikatakan bahawa ia agak matang, tetapi ia juga telah menghadapi botol. Kelahiran generasi teknologi baru amat diperlukan, terutamanya dalam bidang tenaga baru. Bateri keadaan pepejal dijangka menjadi yang paling menarik di kalangan teknologi bateri kuasa generasi akan datang. Kerana bateri semua pepejal bukan sahaja mempunyai kematangan teknologi yang agak tinggi, banyak syarikat bateri litium-ion domestik dan asing juga menganggap teknologi bateri semua pepejal-negeri sebagai rizab teknologi generasi akan datang yang penting.

Dalam perkembangan awal teknologi bateri keadaan pepejal, disebabkan oleh kekeliritian bahan elektrolite pepejal yang agak rendah, tumpuan penyelidikan dan pembangunan kebanyakannya adalah untuk meningkatkan kekeliritian elektrolite pepejal. Oleh itu, elektrolites pepejal sulfide dan elektrolite pepejal oksida dengan kekeliruan ionik yang tinggi telah menarik pelbagai perhatian.

Bateri litium-ion keadaan pepejal menggunakan elektrolit pepejal dan bukannya elektrolit cecair organik tradisional, yang boleh menyelesaikan isu-isu keselamatan bateri dan merupakan sumber kuasa kimia yang ideal untuk kenderaan elektrik dan penyimpanan tenaga berskala besar. Kuncinya adalah untuk menyediakan elektrolit pepejal dengan kekonduksian suhu bilik tinggi dan kestabilan elektrokimia, serta bahan elektrolit tenaga tinggi yang sesuai untuk semua bateri litium-ion pepejal negeri, dan untuk meningkatkan keserasian antara muka elektrod / elektrolit pepejal.

Bateri litium pepejal dibangunkan berdasarkan bateri litium. Berbanding dengan bateri litium tradisional, mereka terutamanya tidak lagi menggunakan cecair atau gel sebagai bahan konduktif antara elektrod positif dan negatif, yang sangat meningkatkan keselamatan kereta dan keupayaan untuk menahan suhu tinggi. . Ia mempunyai kelebihan keselamatan yang tinggi, kepadatan tenaga yang tinggi, kehidupan kitaran yang panjang, dan julat suhu operasi yang luas, antaranya yang sangat teras adalah elektrolikasi pepejal.

Elektrolytes pepejal oksida boleh dibahagikan kepada kristal dan berkaca (amorphous) mengikut struktur bahan. Elektrolit kristal termasuk jenis perovskite, jenis NASICON, jenis LISICON dan jenis garnet, dan lain-lain. Elektrolit oksida kaca Hotspot penyelidikan adalah elektrolit jenis LiPON yang digunakan dalam bateri filem nipis.

Elektrolit pepejal kristal oksida mempunyai kestabilan kimia yang tinggi dan boleh wujud dengan stabil dalam suasana, yang memberi manfaat kepada pengeluaran besar-besaran bateri semua pepejal negeri. Fokus penyelidikan adalah untuk meningkatkan kekonduksian suhu bilik ionik dan keserasiannya dengan elektrod. Pada masa ini, kaedah untuk meningkatkan kekonduksian terutamanya penggantian elemen dan doping elemen heterovalent, dan keserasian dengan elektrod juga merupakan isu penting yang menyekat permohonannya.

Elektrolij pepejal sulfide yang paling tipikal adalah thio-LISICON, yang pertama kali ditemui oleh Profesor KANNO institut Teknologi Tokyo dalam sistem Li2S-GeS2-P2S. Komposisi kimia adalah Li4-xGe1-xPxS4, dan kekonduksian suhu bilik adalah setinggi 2.2 × 10. -3S/cm (di mana x=0.75), dan kekeliritian elektronik boleh diabaikan. Formula kimia umum thio-LISICON adalah Li4-xGe1-xPxS4 (A=Ge, Si, dll, B=P, Al, Zn, dan lain-lain).

Elektrolite pepejal kaca sulfide biasanya terdiri daripada P2S5, SiS2, B2S3 dan rangkaian lain bekas dan rangkaian modifier li2S. Sistem ini terutamanya termasuk Li2S-P2S5, Li2S-SiS2, Li2S-B2S3. Komposisi ini mempunyai pelbagai variasi, kekonduksian suhu bilik tinggi, kestabilan haba yang tinggi, prestasi keselamatan yang baik, dan tetingkap kestabilan elektrokimia yang luas (sehingga 5V). Ia mempunyai kelebihan cemerlang dalam bateri pepejal berkuasa tinggi dan rendah suhu rendah dan mempunyai potensi besar bahan elektrolik bateri pepejal-negeri.

Elektrolyte pepejal polimer terdiri daripada matrix polimer (seperti poliester, polimerase dan poliamine, dan lain-lain) dan garam litium (seperti LiClO4, LiAsF4, LiPF6, LiBF4, dan lain-lain), kerana berat ringan, kelikatan yang baik, dan prestasi pemprosesan mekanikal yang sangat baik Dan ciri-ciri lain telah mendapat perhatian yang meluas.

SPES biasa termasuk polietylene oksida (PEO), poliacrylonitrile (PAN), fluorida polivinylidene (PVDF), polymethylmethacrylate (PMMA), polypropylene oxide (PPO), polyvinylidene klorida (PVDC) dan pomers

Pada masa ini, matriks SPE arus perdana masih merupakan peo yang dicadangkan pertama dan derivatifnya, terutamanya disebabkan oleh kestabilan PEO kepada litium logam dan keupayaannya untuk menghilangkan garam litium yang lebih baik.

Elektrolit LiPON dibuat oleh Makmal Kebangsaan Oak Ridge (ORNL) di Amerika Syarikat. Filem elektrolit oksitri litium fosforus (LiPON) telah disediakan dengan mempertikaikan sasaran Li3P04 kesucian tinggi menggunakan peranti pembesar frekuensi radio dalam suasana nitrogen kesucian tinggi.

Difahamkan, bahan itu mempunyai prestasi komprehensif yang sangat baik, kekonduksian suhu bilik adalah 2.3 × 10-6S/cm, tetingkap elektrokimia adalah 5.5V (http://vs.Li/Li+), kestabilan haba adalah baik, dan elektrod positif seperti LiCoO2, LiMn2O4, dan elektrod negatif seperti logam litium dan aloi litium mempunyai keserasian yang baik. Kekonduksian ionik filem LiPON bergantung kepada struktur amorphous dan kandungan N dalam bahan filem. Peningkatan kandungan N boleh meningkatkan kekeliruan ionik.