A stato solido innesto elettroliti Copolimero per Batterie di litio Applicazioni

L'obiettivo generale di questa procedura è costruire batterie al litio a polimero solido. Inizialmente, utilizzare un approccio di polimerizzazione a radicali liberi per sintetizzare un polimero a ramificazione, quindi rivestire il catodo con polveri di litio. Procedere quindi a rivestire il polimero solido sia sul catodo che sull'anodo di litio metallico.

Ora assemblare la catodo e l'anodo in una cella completa. Il test di conducibilità viene utilizzato per dimostrare che il polimero solido può funzionare come elettrolita. Abbiamo avuto per la prima volta l'idea di questo metodo perché volevamo migliorare la bagnabilità tra le particelle del catodo e l'elettrolita polimerico.

E abbiamo fatto ciò utilizzando il polimero anche come legante per il catodo per sintetizzare la miscela del catodo. Abbiamo macinato a sfera polveri di fosfato di litio e ferro con nero di carbonio e disciolto la miscela nella soluzione elettrolitica del copolimero a innesto in un rapporto ponderale di cinque a uno a uno, riscaldando la sospensione a 80 gradi Celsius con tappo aperto sotto agitazione continua. Successivamente, abbiamo sottoposto la sospensione a sonificazione e agitazione magnetica per garantire un’adeguata miscelazione.

Ora, applicare la sospensione con una spatola a lama in un quantitativo di 10 milligrammi per centimetro quadrato su un foglio di alluminio. Asciugare l'elettrodo composito in un forno sotto vuoto a 80 gradi Celsius per tutta la notte per rimuovere eventuali residui di tetra idro e umidità. Trasportare l'elettrodo composito in una camera a guanti riempita di argon fino a una punzonatrice ad alta precisione per tagliare dischetti di 1,4 centimetri quadrati.

Quindi, depositare per goccia una soluzione pura di GCE sui dischi elettrodi per formare lo strato elettrolitico. Riscaldare i dischi finali di elettrolita catodico su una piastra riscaldante all'interno della camera a guanti con un punto di rugiada di 80 gradi Celsius per evaporare il THF. Ora, utilizzando uno strumento manuale di chiusura, assemblare le celle a bottone CR 2 0 3 2 insieme a dischi di litio metallico rivestiti con GCE di dimensioni equivalenti.

Per confrontare le prestazioni, assemblare un secondo set di celle costituito dalle stesse polveri di fosfato di litio e ferro e da un anodo di litio metallico. Utilizzare però una resina legante in A-P-V-D-F, un separatore in A-P-V-D-F e un elettrolita liquido costituito da esafluorofosfato di litio ad una concentrazione di un molare in un rapporto EC:DMC di uno. Eseguire ora i test di ciclaggio a temperatura ambiente utilizzando un analizzatore di batterie Mac 4.000 a 32 canali.

Le batterie a base di litio hanno densità energetiche superiori rispetto a quelle al piombo, nichel, cadmio e nichel-metallo idruro. Una batteria al litio completa è costituita da un catodo e un anodo, un elettrolita e un separatore. L'elettrolita influenza la capacità di potenza complessiva a causa dell'impedenza, sia attraverso l'elettrolita stesso che alle interfacce tra elettrodo ed elettrolita.

In questo esempio, i due monomeri, POEM e PDMS, sono stati utilizzati per sintetizzare un copolimero a ramificazione con un peso molecolare finale di 500.000 grammi per mole. La cella a bottone è stata assemblata come illustrato in questo schema, che mostra particelle grigie di fosfato di litio e ferro, particelle nere di carbonio, spaghetti blu, GCE e un'anodo in metallo di litio. A differenza che nei liquidi, il trasporto di ioni lungo le catene polimeriche deve superare due barriere di attivazione.

Il salvataggio degli ioni da parte delle unità EO coordinanti ha la nostra massima dipendenza e il movimento segmentale del polimero ha dipendenza VLE Toman vulture. Questi dati sulle prestazioni del ciclo della cella a temperatura ambiente mostrano i profili di carica e scarica di celle con elettrolita liquido convenzionale a 15 milliampere per grammo e legante elettrolitico a copolimero ramificato a 10 milliampere per grammo. Come previsto, i profili di tensione in scarica delle celle a polimero solido dipendono dalla temperatura a diverse correnti di scarica.

I profili di tensione di scarica possono essere tracciati come funzioni della capacità specifica. Si noti che a temperature più elevate si osserva una prestazione migliore. Le densità energetiche a diverse densità di potenza possono essere rappresentate mediante un diagramma di Ragone per batterie con elettrolita polimerico e liquido.

Si noti che le batterie a polimero solido funzionano in sicurezza a temperature elevate seguendo questa procedura. Altri metodi, come il conteggio e l'analisi della dimensione delle particelle, possono essere utilizzati per rispondere ad ulteriori domande, come la porosità degli elettrodi positivi e l'effetto delle dimensioni delle particelle sulla variabilità complessiva della batteria.