Pielietojuma priekšrocības Cietā elektrolītu

Ciets elektrolīts ir tendence attīstībā litija akumulatoru elektrolītu nākotnē, jo cietā elektrolītu akumulatoru tehnoloģija ir izstrādājusi līdz mūsdienām. No tehniskā viedokļa cietos elektrolītus var iedalīt oksīda elektrolītos, sulfīdu elektrolītos, organisko polimēru elektrolītos un LiPON elektrolītos. Var teikt, ka tas ir salīdzinoši nobriedis, bet tas ir arī saskāries ar vājo vietu. Steidzami ir jādzimst jaunas paaudzes tehnoloģijas, jo īpaši jaunas enerģijas jomā. Cietvielu akumulatori kļūs par vispieejamāko nākamās paaudzes enerģijas akumulatoru tehnoloģijām. Tā kā visu cietvielu akumulatoriem ir ne tikai salīdzinoši augsts tehnoloģiskais brieduma līmenis, daudzi iekšzemes un ārvalstu litija jonu akumulatoru uzņēmumi ir arī uzskatījuši, ka visu cietvielu akumulatoru tehnoloģija ir svarīga nākamās paaudzes tehnoloģiju rezerve.

Agrīno attīstību cietvielu akumulatoru tehnoloģiju, sakarā ar salīdzinoši zemo vadītspēju cieto elektrolītu materiālu, pētniecības un attīstības uzmanības centrā galvenokārt bija uzlabot vadītspēju cieto elektrolītu. Tāpēc, sulfīda cieto elektrolītu un oksīda cieto elektrolītu ar augstu jonu vadītspēju ir piesaistījusi plašu uzmanību.

Visu cietvielu litija jonu akumulatori tradicionālo organisko šķidro elektrolītu vietā izmanto cietos elektrolītus, kas var labi atrisināt akumulatora drošības jautājumus un ir ideāli ķīmiskie enerģijas avoti elektriskajiem transportlīdzekļiem un liela mēroga enerģijas uzglabāšanai. Galvenais ir sagatavot cietus elektrolītus ar augstu telpas temperatūras vadītspēju un elektroķīmisko stabilitāti, kā arī augstas enerģijas elektrodu materiālus, kas piemēroti visām cietvielu litija jonu baterijām, un uzlabot elektrodu/cietā elektrolīta saskarnes saderību.

Cietvielu litija akumulatori tiek izstrādāti, pamatojoties uz litija baterijām. Salīdzinot ar tradicionālajām litija baterijām, tās galvenokārt vairs neizmanto šķidrumu vai želeju kā vadošu materiālu starp pozitīvajiem un negatīvajiem elektrodiem, kas ievērojami uzlabo automašīnas drošību un spēju izturēt augstu temperatūru. . Tā ir priekšrocības augstu drošību, augstu enerģijas blīvumu, ilgu ciklu, un plašu darba temperatūras diapazonā, kuru vidū ļoti kodols ir ciets elektrolīts.

Oksīds cietais elektrolītus var iedalīt kristālisks un stiklveida (amorfs) saskaņā ar materiāla struktūru. Kristāliski elektrolīti ietver perovskite tips, NASICON tips, LISICON tipa un granāta tipa, uc Stiklveida oksīda elektrolītu Pētniecības Hotspot ir LiPON tipa elektrolītu izmanto plānas plēves baterijas.

Kristāliskā cietā elektrolīta oksīdam ir augsta ķīmiskā stabilitāte, un tas var stabili pastāvēt atmosfērā, kas ir izdevīga visu cietvielu bateriju plašai ražošanai. Pētniecības mērķis ir uzlabot istabas temperatūru jonu vadītspēju un tās saderību ar elektrodiem. Pašlaik metodes vadītspējas uzlabošanai galvenokārt ir elementu aizstāšana un heterovalents elementu dopings, un saderība ar elektrodiem ir arī svarīgs jautājums, kas ierobežo tās piemērošanu.

Tipiskākais sulfīda kristālisks ciets elektrolīts ir tio-LISICON, kuru pirmo reizi atklāja Profesors KANNO Tokijas Tehnoloģiju institūta Li2S-GeS2-P2S sistēmā. Ķīmiskais sastāvs ir Li4-xGe1-xPxS4, un istabas temperatūras jonu vadītspēja ir augsta kā 2,2 × 10. -3S/cm (kur x=0,75) un elektronisko vadītspēju var ignorēt. Thio-LISICON vispārējā ķīmiskā formula ir Li4-xGe1-xPxS4 (A=Ge, Si utt., B=P, Al, Zn utt.).

Sulfīda stikla ciets elektrolīts parasti sastāv no P2S5, SiS2, B2S3 un citu tīkla stāju un tīkla modifikators Li2S. Sistēma galvenokārt ietver Li2S-P2S5, Li2S-SiS2, Li2S-B2S3. Sastāvam ir plašs variāciju diapazons, augstas telpas temperatūras jonu vadītspēja, augsta termiskā stabilitāte, laba drošības veiktspēja un plašs elektroķīmiskās stabilitātes logs (līdz 5V). Tam ir izcilas priekšrocības lieljaudas un augstas temperatūras cietvielu baterijām, un tam ir liels cietvielu elektrolītu materiālu potenciāls.

Polimēra ciets elektrolīts sastāv no polimēra matricas (piemēram, poliestera, polimerāzes un poliamīna utt.) un litija sāls (piemēram, LiClO4, LiAsF4, LiPF6, LiBF4 u.c.), jo tā vieglais svars, laba viskoelastība un lieliska mehāniskā apstrāde un citas īpašības ir saņēmušas plašu uzmanību.

Bieži sastopamas SPE ir polietilēnoksīds (PEO), poliakrilnitrils (PAN), polivinilidēnfluorīds (PVDF), polimetilmetakrilāts (PMMA), polipropilēna oksīds (PPO), polivinilidēnhlorīds (PVDC) un viena jonu polimēra elektrolītu sistēmas.

Pašlaik SPE vispārējā matrica joprojām ir pirmais ierosinātais PEO un tā atvasinājumi, galvenokārt pateicoties PEO stabilitātei metāla litijam un tā spējai labāk nošķirt litija sāļus.

LiPON elektrolītu izgatavo Oak Ridge National Laboratory (ORNL) Amerikas Savienotajās Valstīs. Litija fosfora oksinitrilīda (LiPON) elektrolītu plēve tika sagatavota, sputtering augstas tīrības Li3P04 mērķi, izmantojot radiofrekvenču magnetronu smailes ierīci augstas tīrības slāpekļa atmosfērā.

Ir saprotams, ka materiāls ir lielisks visaptverošu veiktspēju, istabas temperatūra jonu vadītspēja ir 2,3 × 10-6S/cm, elektroķīmiskais logs ir 5.5V (http://vs.Li/Li+), siltuma stabilitāte ir laba, un pozitīvi elektrodi, piemēram, LiCoO2, LiMn2O4, un negatīvi elektrodi, piemēram, litija metāla un litija sakausējuma ir laba saderība. LiPON plēves jonu vadītspēja ir atkarīga no amorfas struktūras un N satura filmas materiālā. N satura pieaugums var uzlabot jonu vadītspēju.