Neue Entwicklung aller - Festpolymerelektrolyte für Lithiumbatterien

Gegenwärtig verwenden groß angelegte kommerzielle sekundäre Lithiumbatterien im Allgemeinen flüssige organische Carbonatelektrolyte, aber Leckage, Entflammbarkeit, Explosion und andere Sicherheitsprobleme begrenzen die weitere Anwendung dieser Art von Elektrolyt.

All-Solid-State-Polymer-Elektrolyte (ASPES) haben die Vorteile einer guten Sicherheitsleistung, einer hohen Energiedichte, einem breiten Betriebstemperaturbereich und einer langen Lebensdauer des Zyklus . Aspes haben in der Regel ausgezeichnete mechanische Eigenschaften und können das Dendritwachstum während des Aufladens und Entladens von Lithiummetallelektroden gut hemmen. Daher haben Aspes auch sehr wichtige Anwendungsaussichten auf dem Gebiet der Lithium -Metall -Batterien.

Es werden mehrere ASPE-Systeme untersucht, darunter Systeme auf Polyethylenoxid (PEO), Systeme auf Polycarbonatbasis, Systeme auf Polysiloxanbasis und Polymer-Lithium-Einzel-Ionen-Leiter.

PEO-basierte Aspes sind eines der frühesten und am meisten untersuchten Aspes. Die hohe Kristallinität macht es jedoch schwierig, Li + bei Raumtemperatur zu transportieren, und seine ionische Leitfähigkeit ist gering. Daher haben Forscher eine Reihe von Methoden entwickelt, um die Kristallinität von PEO zu verringern und die ionische Leitfähigkeit zu erhöhen.

Aspes-Rückgrat-Struktur auf Polycarbonatbasis enthält eine starke polare Carbonatgruppe und einen amorphen Zustand bei Raumtemperatur, wodurch das Lithiumsalz erleichtert wird, und die Ionenleitfähigkeit der Raumtemperatur im Allgemeinen höher als das PEO-basierte PEO-Basis.

Zusätzlich zu Kohlenstoffkettenpolymeren sind Aspes auf Polysiloxanbasis mit niedrigeren Glasübergangstemperaturen für Forscher aufgrund ihrer hohen ionischen Leitfähigkeit von Interesse.

Während des Aufladung und der Entladung der Wartungsfree Battery LifePO4 -Batterie ist Li + der effektive Träger, und die Migration von Anionen im Elektrolyten erhöht die Konzentrationspolarisation des Elektrolytsystems. Daher wandern die Anionen nicht, und die Polymer-Lithium-Einzel-Ionen-Leiter mit Li + -Mobilitätszahlen in der Nähe von 1 sind ebenfalls Aspes der A-Klasse mit Forschungswert.

In Bezug auf die Anwendungsaussichten und die zukünftige Entwicklungsrichtung von All-Solid-Polymerelektrolyten konzentriert sich die Forschung von PEO-basierten Systemen auf die Entwicklung organischer Verbundsysteme. Die Forschung zu Polycarbonat-basierten Systemen konzentriert sich auf die Entwicklung von Mischungen mit anderen Polymeren, wobei der Schwerpunkt auf dem Alkylsystem liegt, um die mechanischen Eigenschaften des Systems zu verbessern. Für das Polymer -Lithium -Ionen -Leitersystem liegt der Schwerpunkt auf der Gestaltung neuer Polyanion -Lithiumsalze mit höherer ionischer Leitfähigkeit.