Gaty elektrolitleriň suwuk elektrolitlerden köp artykmaçlygy bar. Mysal üçin, zarýad bermek we zarýad bermek wagtynda elektrodyň deformasiýasyny peseldip, howpsuzlygy ýokarlandyryp bilerler. Şeýle hem ajaýyp durnuklylygy bar, gaýtadan işlemek aňsat we ösüşilitiýdendritleri erginli - erkin polimer elektrolitlerinde azaldyp bolýar.
Polimer elektrolitler boýunça gözleg 1973-nji ýylda, Fenton we başgada başlandy. aşgar metallary bolan polietilen oksidi (PEO) toplumlarynyň ion geçirip biljekdigini ýüze çykardy. Şondan bäri polimer elektrolitler uly ünsi çekdi.
1978-nji ýylda doktor Armand PEO - esasly gaty - polimer elektrolitleriniň batareýalar üçin elektrolit hökmünde ulanylyp bilinjekdigini çaklady.
Soňky iki onýyllygyň dowamynda gözlegçiler batareýadaky ion- elektrod araçäginiň ion geçiriş mehanizmini we fiziki-himiki aýratynlyklaryny öwrenmek üçin köp tagalla etdiler we gowy ösüş gazandylar.
Gaty polimer elektrolitleri ulanyp, litiý {{0} ion ion batareýalary suwuk elektrolitler bilen baglanyşykly syzmak problemalarynyň öňüni alyp biler.
Polimerleri gaýtadan işlemek aňsat we miniatýurlaşdyrylyp bilner. Plastokary plastikligi sebäpli polimerler inçe - film batareýalaryny döretmek üçin hem ulanylyp bilner. Dürli amaly talaplary kanagatlandyrmak üçin polimer elektrolitleri ulanyp, dürli batareýa gurluşlary ýasalyp bilner. Mundan başga-da, polimer elektrolitler suwuk elektrolitler bilen deňeşdirilende has ýokary himiki, elektrohimiki we ýylylyk durnuklylygyny hödürleýär, elektrodlar bilen az reaksiýalary we has giň temperatura diapazony. Polimer elektrolitleriň çeýeligi, zarýad we zarýad wagtynda elektrodlaryň ses üýtgemelerini bufer edip, batareýanyň gurluşyny durnuklaşdyryp biler. Şonuň üçin suwuk {{6} ion ion batareýalary täjirleşdirilenden soň, polimer elektrolitlere esaslanýan litiý {{7} ion ion batareýa tehnologiýasy çalt öser we üstünlikli täjirleşdirilmegine ýeter.
Polimer elektrolitleri klassifikasiýa etmegiň köp usuly bar we standartlar üýtgeýär. Häzirki wagtda gaty polimer elektrolitler esasan ulanylýan polimer - esasly polietilen oksidi (PEO), şeýle hem polimetil metakrilat (PMMA) we poliakrilonitril (PAN) ýaly ulanylýan polimeriň görnüşine görä tapawutlanýar. Umuman aýdanyňda, polimer elektrolitler litiý {{3} ion ion batareýalarynda iş ýüzünde ulanmak üçin aşakdaky şertlere laýyk gelmelidir.
Iokary ion geçirijiligi
Uly litiý {{0} ion ion geçiriş belgisi
Gowy mehaniki güýç
Giň elektrokimiki penjire
Ajaýyp himiki we ýylylyk durnuklylygy
Häzirki polimer elektrolit ulgamlarynda polimerler otag temperaturasynda ep-esli kristallylygy görkezýär, bu bolsa gaty polimer elektrolitleriň otag temperaturasynda geçirijiliginiň suwuk elektrolitlerden has pesdigini düşündirýär. Polimerlerdäki kristallaryň köpüsi sferulitler bolup, olaryň arasynda amorf sebitler bar. Adatça litiý {{2} ion ion geçirijisiniň esasan bu amorf sebitlerde ýüze çykýandygyna ynanylýar.
Şonuň üçin polimerleriň faza gurluşyna düşünmek litiý {{0} ion ion geçiriji mehanizmini öwrenmek üçin peýdalydyr.
Ikilik polimer elektrolit ulgamlary üçin fazanyň gurluşy esasan iki görnüşden durýar: kristal sebitler we amorf sebitler. Kristal sebitleriň emele gelmegi kinetiki taýdan dolandyrylýar we belli bir taýýarlyk şertleri we wagty bilen gönüden-göni baglanyşyklydyr. Gaty aýtsak, polimer ulgamynda kristal sebitleriň bolmagy we bu sebitleriň dürli şertler bilen ep-esli üýtgemegi sebäpli dürli polimer elektrolitleriniň geçirijiligini deňeşdirmek gaty bir ylmy däl. Şeýle-de bolsa, käbir şertlerde kristal sebitleriň ösüşi haýal bolsa we ion geçirijiliginiň gyşarmagy kabul ederlikli aralykda bolsa, geçirijiligi deňeşdirmek kabul ederliklidir. Şonuň üçin köplenç dürli netijeleri deňeşdirýäris.
Polimerdäki sferulitleriň ösüşi - bagly bolany üçin, polimeriň ereýän nokadynyň aşagyndaky temperaturalarda ion geçirijiligi hem - baglydyr. Mundan başga-da, polimer elektrolitleriň litiý {{3} ion ion geçirijiligi ýyladyş tizligi, sowadyş tizligi we dynç alyş wagty bilen baglanyşyklydyr. Mysal üçin, has uzyn dynç alyş wagty has doly polimer kristal gurluşyna we has ýokary kristallylygyna sebäp bolýar, dynç alyş wagtynyň köpelmegi bilen ion geçirijiliginiň kem-kemden peselmegine getirýär. Şonuň ýaly-da, haýal sowadyş tizligi has doly kristallaşmaga getirýär we degişli ion geçirijiligi hem kem-kemden iň pes derejä çenli azalýar.
Mysal hökmünde PEO we LiCIO4 ikili gaty polimer elektrolitini alyp, bu gurluşda birnäçe fazaly gurluş bar. Ilki bilen LiClO4 we PEO dürli toplumlary emele getirip biler, şol sanda PEO6 - LiCIO4, PEO3 {{25} C LiCIO4, PEO2-LiCIO4 we PEO-LiClO4. Olaryň arasynda O: Li=10: 1 bolanda, PEO6-LiCIO4 50 dereje ereýän nokady bilen PEO bilen ewtektikany emele getirip biler. Mundan başga-da, temperatura 160 derejä göterilende, uly ewtektik emele gelip biler. Sowuklama döwründe uly ewtektika üç dürli sferulit öndürer: birinji görnüşi 120 derejeden ýokary ereýär we duzuň düzümi ýokary; ikinji görnüş 45 bilen 60 dereje arasynda ereýär, duz az bolýar we haýal emele gelýär; üçünji görnüş, eriş nokadyna polimerden birneme pes bolup, has çalt emele gelýär. Gözleg we derňewler: sferulitiň birinji görnüşiniň PEO3-LiCIO4 bolmagy ähtimal; ikinji görnüş PEO-LiCIO4 we PEO3-LiCIO4 toplumlarynyň garyndysy bolup biler; üçünji görnüşi bolsa PEO-nyň özüne gabat gelýär. Mundan başga-da, litiý duzunyň düzümi we ýylylygy bejermek prosesi ikisi hem gurluş üýtgemelerine sebäp bolup biler.
Polimer elektrolitleri, polimerleri matrisa hökmünde ulanyp, polimerler bilen metal duzlarynyň arasyndaky çylşyrymly reaksiýalardan emele gelen ýokary ion geçirijiligi bolan işleýän polimer materiallaryň synpydyr. Polimer matrisasyna baglylykda umumy polimer elektrolitlerine PEO - esasly polimer elektrolitler, PVDE - esasly polimer elektrolitler, PMMA - esasly polimer elektrolitler we başgalar girýär. Organiki däl gaty - döwlet elektrolitlerinden tapawutlylykda, polimer elektrolitler ýeňil, elastik we durnukly. Organiki däl gaty - döwlet elektrolitleri ýaly, polimer elektrolitler diňe litiý {{8} ion ion batareýalarynda ionlary geçirmän, batareýany bölüji hökmünde hem hereket edýär. Polimer elektrolitleriň esasan aşakdaky artykmaçlyklary bar:
Lityum {{0} ion ion batareýalarynda litiý dendrit emele gelmek meselesini netijeli çözüp biler
Lityum {{0} ion ion batareýalarynyň zarýad beriş we zarýad beriş prosesinde deformasiýa gowy uýgunlaşyp biler
Lityum {{0} ion ion batareýalarynda elektrolit bilen elektrod materiallarynyň arasyndaky himiki reaksiýany azaldyp ýa-da ýok edip biler.
Howpsuzlygy ýokary
PEO bilen dürli litiý duzlary (LBF4, LIPF6, LiCFSO4 we LiASF6 goşmak bilen) emele gelen toplumlar esasan LiCIO4 tarapyndan emele gelenlere meňzeýär, ýagny litiý duzunyň görnüşi PEO bilen emele gelen toplumyň görnüşine göni täsir etmeýär. Hususan-da, LiBF PEO bilen iki toplum döredip biler: PEO4 - LIBF we PEO, S - LiBF. O / Li gatnaşygy 16 bilen 20 aralygynda bolanda, PEO2.5 - LIBF4 PEO bilen ewtektiki emele getirip biler. LPF6 PEO bilen iki toplum döredip biler: PEO6-LiPF6 we PEO: -LiPF6. LiASF6 tarapyndan PEO bilen emele gelen iki toplum LiPF6-a meňzeýär, ýöne has ýokary eriş nokatlary bilen. Uly anion litiý duzlary PEO bilen toplumlary hem döredip biler, ýöne kinetika has haýal. Mundan başga-da, basyş belli bir derejede kristalyň ösmegine-de täsir edýär. Pressureokary basyş sferulitiň ösmegine kömek edýär, amorf sebiti peseldýär we degişlilikde litiý-ion geçirijiligini peseldýär.