Litiumpolymeeriakun teoria

Litiumpolymeeriakun teoria

12.5.2023

Markkinoilla on kaksi kaupallisesti saatavilla olevaa teknologiaa, joita kutsutaan yhteisesti litiumionipolymeereiksi (jossa "polymeeri" tarkoittaa "elektrolyytin eristyspolymeeriä").

Akku koostuu seuraavista osista:

Positiivinen elektrodi: LiCoO2 litiumkobolttidioksidi tai LiMn2O4 litiumtetraoksidi mangaanidioksidi

Kalvo: Johtava elektrolyyttipolymeeri (kuten polyetyleeniglykoli, PEO)

Negatiivinen elektrodi: litiumiin tai litiumhiileen upotettu (kemiallinen) yhdiste

Tyypillinen reaktio: (purkaus)

Negatiivinen elektrodi: (Carbon Lix) → C+xLi+xe

Kalvo: Li johtava

Positiivinen elektrodi: Li1 − xCoO2+xLi+xe → LiCoO2

Kokonaisreaktio: (hiili xLi+xe)+Li1-xCoO2 → LiCoO2+hiili

Elektrolyytti/kalvopolymeerit voivat olla kiinteitä polymeerejä, kuten polyetyleeniglykolia (PEO), litiumkaliumheksafluoridia (LiPF6) tai muita johtavia suoloja piidioksidin tai muiden mekaanisia ominaisuuksia parantavien täytemateriaalien kanssa (tällaisia ​​menetelmiä ei ole vielä kaupallistettu). Turvallisuusvaatimusten mukaisesti useimmat akut käyttävät hiilipohjaista litiumia negatiivisena elektrodina, lukuun ottamatta tiettyjä valmistajia, kuten Avestor (sulauduttuaan Battscapiin), jotka käyttävät metallista litiumia negatiivisena elektrodina (jota kutsutaan litiummetallipolymeeriparistoiksi).

Molemmat kaupalliset akut on polymeroitu polyvinylideenifluoridilla (PVdF) pinnoittamalla kolloidisia liuottimia ja suoloja, kuten eteenikarbonaattia (EC)/dimetyylikarbonaattia (DMC)/dietyylikarbonaattia (DEC). Ero on litiummangaanioksidin (LiMn2O4) käytössä positiivisena elektrodina (Bellcore/Telcordian tekniikka); Perinteinen menetelmä on käyttää kobolttilitiumoksidia (LiCoO2).

Vaikka niitä ei ole vielä laajasti saatavilla kaupallisesti, on olemassa muita erilaisia ​​litiumpolymeeriakkuja, jotka myös käyttävät polymeerejä positiivisina elektrodeina. Esimerkiksi Moltech kehittää positiivisia elektrodeja, jotka on valmistettu johtavasta muovista ja hiilirikkiyhdisteistä. Vuodesta 2005 lähtien tällä tekniikalla näytti kuitenkin olevan ongelmia itsestään vapautumisen kanssa, ja myös tuotantokustannukset olivat liian korkeat.

Muita menetelmiä ovat rikkipitoisten orgaanisten yhdisteiden ja johtavien polymeerien käyttö positiivisina elektrodeina, kuten polyaniliini. Tällä menetelmällä voidaan saavuttaa hyvä korkea purkauskapasiteetti, mukaan lukien alhainen sisäinen vastus ja korkea purkauskapasitanssi, mutta riittämättömät sykliajat ja korkeat kustannukset aiheuttavat ongelmia.