אלקטרוליטים קופולימר שתל מצב מוצק עבור יישומי סוללת ליתיום

המטרה הכוללת של הליך זה היא לבנות סוללות ליתיום פולימר מוצקות. ראשית, השתמש בגישת פילמור רדיקלים חופשיים כדי לסנתז פולימר השתל, ולאחר מכן לצפות את הקתודה באבקות ליתיום. המשך לצפות את הפולימר המוצק הן על הקתודה והן על אנודת מתכת הליתיום.

כעת הרכיבו את הקתודה והאנודה לתא מלא. בדיקת המוליכות משמשת כדי להראות שהפולימר המוצק יכול לתפקד כאלקטרוליט. לראשונה עלה לנו הרעיון לשיטה הזו מאחר שרצינו לשפר את ההרטבה בין חלקיקי הקתודה לבין האלקטרוליט הפולימרי

ועשינו זאת על ידי שימוש בפולימר גם כקלסר הקתודה כדי לסנתז את תערובת הקתודה. כדור טחון אבקות ליתיום ברזל פוספט עם פחמן שחור וממיס את התערובת בתמיסת האלקטרוליט קופולימר השתל ביחס משקל של חמישה לאחד לאחד מחממים את התרחיץ ל 80 מעלות צלזיוס עם מכסה פתוח תחת ערבוב מתמשך. לאחר מכן סוניקציה ומערבבים מגנטית את התרחיץ כדי להבטיח ערבוב נכון.

כעת, הרופא להב את התרחיץ במקדם העמסה של 10 מיליגרם לסנטימטר בריבוע על רדיד האלומיניום. יבש את הקתודה המרוכבת בתנור ואקום בחום של 80 מעלות צלזיוס למשך הלילה כדי להסיר שאריות טטרה הידרו ולחות. העבירו את הקתודה המרוכבת לתא כפפות מלא ארגון לאגרוף חותך אלקטרודות ברמת דיוק גבוהה, דיסקים קטנים בגודל 1.4 סנטימטר מרובע.

לאחר מכן זרוק תמיסת GCE טהורה על דיסקי האלקטרודות כדי ליצור את שכבת האלקטרוליטים. מחממים את דיסקיות האלקטרוליטים הקתודה הסופיות על פלטה חמה בתוך תא הכפפות עם נקודת טל של 80 מעלות צלזיוס כדי לאדות את ה-THF. כעת בעזרת כלי סגירה ידני, הרכיבו את תאי המטבע CR 2 0 3 2 יחד עם דיסקי ליתיום מתכתיים מצופים GCE בגודל שווה.

כדי להשוות את הביצועים, הרכיבו קבוצה שנייה של תאים המורכבים מאותן אבקות ליתיום ברזל פוספט ואנודת מתכת ליתיום. אבל השתמש בשרף קלסר A-P-V-D-F, מפריד A-P-V-D-F ואלקטרוליט נוזלי של ליתיום הקסה פלואורו פוספט מולארי אחד ביחס EC ל-DMC של אחד. כעת בצע את בדיקות הרכיבה בטמפרטורת הסביבה באמצעות בודק סוללות Mac 4, 000 32 ערוצים.

לסוללות מבוססות ליתיום יש צפיפות אנרגיה גבוהה יותר מאשר סוללות חומצת עופרת, ניקל, קדמיום וניקל מתכת הידרידית. סוללת ליתיום יון מלאה מורכבת מקתודה ואנודה, אלקטרוליט ומפריד. האלקטרוליט משפיע על יכולת ההספק הכוללת עקב עכבה, הן דרך האלקטרוליט עצמו והן בממשקי האלקטרוליטים של האלקטרודה.

בדוגמה זו, שני המונומרים, POEM ו-PDMS שימשו לסינתזה של קופולימר שתל במשקל מולקולרי סופי של 500,000 גרם למול. תא המטבע הורכב כפי שמתואר בסכימה זו המציגה חלקיקים אפורים של ליתיום ברזל פוספט, חלקיקים שחורים של פחמן, ספגטי כחול, GCE ואנודה של מתכת ליתיום. בניגוד לנוזל, הובלת יונים לאורך שרשראות פולימר חייבת להתגבר על שני מחסומי הפעלה.

לישועת היונים על ידי יחידות ה-EO המתאמות יש את התלות שלנו ב-hest ולתנועה הסגמנטלית של הפולימר יש תלות בנשר VLE Toman. נתונים אלה של ביצועי מחזור תאים בטמפרטורת החדר מראים את פרופילי הטעינה והפריקה של תאים עם אלקטרוליט נוזלי קונבנציונאלי ב-15 מיליאמפר לגרם וקלסר אלקטרוליטים קופולימר שתל ב-10 מיליאמפר לגרם. כצפוי, פרופילי מתח הפריקה של תאי הפולימר המוצקים תלויים בטמפרטורה בזרמי פריקה שונים.

ניתן לשרטט את פרופילי מתח הפריקה כפונקציות בעלות קיבולת ספציפית. שימו לב שבטמפרטורות גבוהות יותר יש ביצועים טובים יותר. ניתן להציג את צפיפות האנרגיה בצפיפות הספק שונה כעלילת רגון עבור סוללות אלקטרוליטים פולימריים ונוזליים.

הערה: סוללות הפולימר המוצק פועלות בבטחה בטמפרטורות גבוהות בעקבות הליך זה. ניתן להשתמש בשיטות אחרות כמו קונטרה וניתוח גודל חלקיקים כדי לענות על שאלות נוספות כמו הנקבוביות של הקתודות והשפעת גודל החלקיקים על השונות הכוללת של הסוללה.