Påføring fordeler med solid elektrolytt

Solid elektrolytt er en trend i utviklingen av litiumbatterielektrolytter i fremtiden, fordi solid elektrolyttbatteriteknologi har utviklet seg til i dag. Fra et teknisk perspektiv kan faste elektrolytter deles inn i oksidelektrolytter, sulmidelektrolytter, organiske polymerelektrolytter og LiPON elektrolytter. Det kan sies at det er relativt modent, men det har også møtt en flaskehals. Fødselen av en ny generasjon teknologi er sterkt nødvendig, spesielt innen ny energi. SSD-batterier forventes å bli den mest tiltalende blant neste generasjons strømbatteriteknologier. Fordi all-solid-state batterier ikke bare har relativt høy teknologisk modenhet, mange innenlandske og utenlandske litium-ion batteri selskaper har også ansett all-solid-state batteriteknologi som en viktig neste generasjons teknologi reserve.

I den tidlige utviklingen av solid-state batteriteknologi, på grunn av den relativt lave ledningsevnen til solide elektrolyttmaterialer, var fokuset på forskning og utvikling hovedsakelig på å forbedre ledningsevnen til faste elektrolytter. Derfor har sulmid faste elektrolytter og oksid faste elektrolytter med høy ionisk ledningsevne tiltrukket seg et bredt spekter av oppmerksomhet.

Litium-ion-batterier med fast sSD-tilstand bruker solide elektrolytter i stedet for tradisjonelle organiske flytende elektrolytter, som godt kan løse batterisikkerhetsproblemer og er ideelle kjemiske strømkilder for elektriske biler og storskala energilagring. Nøkkelen er å forberede solide elektrolytter med høy romtemperaturledningsevne og elektrokjemisk stabilitet, samt høyenergielektrodematerialer som passer for alle solid-state litium-ion-batterier, og for å forbedre kompatibiliteten til elektrode/solid elektrolyttgrensesnitt.

Solid-state litiumbatterier er utviklet basert på litiumbatterier. Sammenlignet med tradisjonelle litiumbatterier bruker de hovedsakelig ikke lenger væske eller gel som ledende materiale mellom de positive og negative elektrodene, noe som i stor grad forbedrer sikkerheten til bilen og evnen til å tåle høye temperaturer. . Den har fordelene med høy sikkerhet, høy energitetthet, lang sykluslevetid og bredt driftstemperaturområde, blant annet selve kjernen er den faste elektrolytten.

Oksid faste elektrolytter kan deles inn i krystallinske og glassaktige (amorfe) i henhold til materialstrukturen. Krystallinske elektrolytter inkluderer perovskite type, NASICON type, LISICON type og granat type, etc. Den glassaktigoksid elektrolytt Forskningsstedet er LiPON-typen elektrolytt som brukes i tynnfilmbatterier.

Oksidkrystallet solid elektrolytt har høy kjemisk stabilitet og kan eksistere stabilt i atmosfæren, noe som er gunstig for den store produksjonen av all-solid-state batterier. Forskningsfokuset er å forbedre romtemperaturen ionisk ledningsevne og dens kompatibilitet med elektroder. I dag er metodene for å forbedre ledningsevnen hovedsakelig elementerstatning og heterovalent elementdoping, og kompatibilitet med elektroder er også et viktig problem som begrenser anvendelsen.

Den mest typiske sulmidkrystallinske solide elektrolytten er thio-LISICON, som først ble oppdaget av professor KANNO ved Tokyo Institute of Technology i Li2S-GeS2-P2S-systemet. Den kjemiske sammensetningen er Li4-xGe1-xPxS4, og romtemperaturen ion ledningsevne er så høyt som 2,2 × 10. -3S/cm (der x=0,75), og den elektroniske konduktiviteten kan ignoreres. Den generelle kjemiske formelen for tio-LISICON er Li4-xGe1-xPxS4 (A = Ge, Si, etc., B = P, Al, Zn, etc.).

Sulfidglassets solide elektrolytt består vanligvis av P2S5, SiS2, B2S3 og andre nettverksmoder og nettverksmodifikator Li2S. Systemet omfatter hovedsakelig Li2S-P2S5, Li2S-SiS2, Li2S-B2S3. Sammensetningen har et bredt variasjonsområde, høy romtemperaturionledningsevne, høy termisk stabilitet, god sikkerhetsytelse og et bredt elektrokjemisk stabilitetsvindu (opptil 5V). Den har enestående fordeler i høyeffekts- og høytemperatur-SSD-batterier og har stort potensiale for solid-state batterielektrolyttmaterialer.

Polymeren solid elektrolytt består av polymermatrise (som polyester, polymerase og polyamin, etc.) og litiumsalt (som LiClO4, LiAsF4, LiPF6, LiBF4, etc.), på grunn av sin lette vekt, god viskoelastisitet og utmerket mekanisk behandlingsytelse Og andre egenskaper har fått utbredt oppmerksomhet.

Vanlige SPE-er inkluderer polyetylenoksid (PEO), polyakrylonitril (PAN), polyvinylidfluorid (PVDF), polymetylmetakrylat (PMMA), polypropylenoksid (PPO), polyvinylidklorid (PVDC) og elektrolyttsystemer med én ionpolytt.

I dag er den vanlige SPE-matrisen fortsatt den første foreslåtte PEO og dets derivater, hovedsakelig på grunn av stabiliteten til PEO til metall litium og dens evne til å bedre dissosiere litiumsalter.

LiPON elektrolytt er laget av Oak Ridge National Laboratory (ORNL) i USA. Litiumfosfor oxynitride (LiPON) elektrolytt film ble utarbeidet ved å sputtering en høy renhet Li3P04 mål ved hjelp av en radiofrekvens magnetron sputtering enhet i en høy renhet nitrogen atmosfære.

Det er forstått at materialet har utmerket omfattende ytelse, romtemperatur ionisk konduktivitet er 2,3 × 10-6S / cm, elektrokjemisk vindu er 5.5V (http://vs.Li/Li+), termisk stabilitet er bra, og Positive elektroder som LiCoO2, LiMn2O4, og negative elektroder som litiummetall og litiumlegering har god kompatibilitet. LiPON-filmens ioniske ledningsevne avhenger av den amorfe strukturen og N-innholdet i filmmaterialet. Økningen av N-innholdet kan forbedre ionisk ledningsevne.