Pengembangan baru dari semua - elektrolit polimer padat untuk baterai lithium

Saat ini, baterai lithium sekunder skala besar umumnya menggunakan elektrolit karbonat organik cair, tetapi kebocoran, kemampuan terbakar, ledakan dan masalah keamanan lainnya membatasi aplikasi lebih lanjut dari jenis elektrolit ini.

Elektrolit polimer all-solid-state (ASPE) memiliki keunggulan kinerja keamanan yang baik, kepadatan energi tinggi, kisaran suhu operasi yang luas dan umur siklus panjang, yang merupakan salah satu topik panas di bidang baterai lithium besi fosfat . Aspes biasanya memiliki sifat mekanik yang sangat baik dan dapat menghambat pertumbuhan dendrit selama pengisian dan pelepasan elektroda logam lithium. Oleh karena itu, ASPE juga memiliki prospek aplikasi yang sangat penting di bidang baterai logam lithium.

Beberapa sistem ASPE sedang diselidiki, termasuk sistem berbasis polietilen oksida (PEO), sistem berbasis polycarbonate, sistem berbasis polisiloksan dan sistem konduktor ion tunggal lithium polimer.

Aspes berbasis PEO adalah salah satu ASPE paling awal dan paling banyak dipelajari. Namun, kristalinitasnya yang tinggi membuatnya sulit untuk mengangkut Li + pada suhu kamar dan konduktivitas ioniknya rendah. Oleh karena itu, para peneliti telah mengembangkan sejumlah metode untuk mengurangi kristalinitas PEO dan meningkatkan konduktivitas ionik.

Struktur tulang punggung ASPES berbasis polikarbonat mengandung gugus karbonat polar yang kuat dan keadaan amorf pada suhu kamar, membuat garam lithium lebih mudah disosiasi, dan konduktivitas ionik suhu kamar umumnya lebih tinggi daripada berbasis PEO, merupakan bahan alternatif ASPES berbasis PEO yang lebih potensial.

Selain polimer rantai karbon, ASPE berbasis polisiloksan dengan suhu transisi kaca yang lebih rendah juga menarik bagi para peneliti karena konduktivitas ioniknya yang tinggi.

Dalam proses pengisian dan pemeliharaan baterai baterai bebas LIFEPO4 , Li + adalah pembawa yang efektif, dan migrasi anion dalam elektrolit meningkatkan polarisasi konsentrasi sistem elektrolit. Oleh karena itu, anion tidak bermigrasi, dan konduktor ion tunggal polimer dengan nomor mobilitas Li + mendekati 1 juga merupakan ASPE-kelas dengan nilai penelitian.

Berkenaan dengan prospek aplikasi dan arah pengembangan di masa depan elektrolit polimer yang padat, penelitian sistem berbasis PEO berfokus pada pengembangan sistem komposit organik-anorganik. Penelitian tentang sistem berbasis polikarbonat berfokus pada pengembangan campuran dengan polimer lain, dengan penekanan pada sistem alkil untuk meningkatkan sifat mekanik sistem. Untuk sistem konduktor ion lithium polimer, fokusnya adalah pada desain garam lithium polianion baru dengan konduktivitas ionik yang lebih tinggi.