$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Литий (Li) является весьма электроположительном металла (-3,04 В относительно стандартного водородного электрода), а самый легкий металл (эквивалентный вес 6,94 г / моль и плотность 0,53 г / см 3). Это делает его привлекательным как выбор в качестве активного материала отрицательного электрода и идеально подходит для портативных устройств накопления энергии, где размер и вес вещества. 1 показано, что литиевого батареи (Li ион, PLiON, и металлический литий), имеют более высокую плотность энергии чем свинцово-кислотные, никель-кадмиевые и никель-металл-гидридные аккумуляторы 1.
Полный литий-ионный аккумулятор состоит из катода (положительного), анод (отрицательный), электролит и сепаратор (рис. 2). Оба катодом и анодом интеркаляции соединения, где Li-ионов может прибавлять или отмены интеркаляции обратимо (если анода углерода, Li встраивается в качестве нейтрального Li). Электролит обеспечивает ионную проводимость и изолирует электроNIC проводимости между электродами. Сепаратор является проницаемой для ионов, но механически жесткой, чтобы держать двумя электродами от короткого замыкания. Когда клетка находится в полностью заряженном состоянии все Ли интеркалированную в аноде, и когда клетка находится в полностью разряженном состоянии все Li-иона интеркалированную в катоде. Во время спонтанной реакции, выгрузке поток электронов от анода к катоду через внешнюю цепь для питания устройства, тогда как поток ионов от анода к катоду через электролит. Ионы и электроны рекомбинируют на катоде для поддержания электронейтральности. После зарядки, поток меняется на противоположное.
Большинство литий-ионный аккумулятор развитие до настоящего времени было сосредоточено на катодные материалы, поскольку они определяют плотность энергии аккумулятора, а не на электролит, который остался в основном те же в течение десятилетий. Электролит является ключевой часть батареи, так как это влияет на общий потенциал мощности из-за impedanсе как через электролит себя и на границе раздела электрод-электролит.
В качестве электролита использовали литий-ионные батареи, как правило, состоит из соли LiX типа и неводный растворитель. По сравнению с водными электролитами, используемые в других электрохимических систем, недостатки литий-ионные электролиты более низкую проводимость, высокую стоимость, горючесть и экологических проблем. Преимущества включают в широком диапазоне температур (более которых электролит остается жидкость) от -150 ° С до 300 ° С, широкое окно напряжение (до 5 В относительно Li / Li +) и лучшую совместимость с электродами (водный электролит бы бурно реагировать с литий металла и форма LiOH и водород) 2, 3, 4-6.
Основной неводных электролитов в батареях включают органические на основе карбоната жидкостей, полимеров, ионных жидкостей и керамика. Эти электролиты должны соответствовать определенным требований, которые будут использованы в практической литий-ионный BatteriES. Они включают в себя проводимость по меньшей мере 10 мСм / см, большое окно электрохимический (> 4,5 V для высокого напряжения катоды), низкое давление паров, хорошей термической и химической стабильностью, низкой токсичности и низкой стоимости. Для определенных строгих приложений, таких как электрические транспортные средства, все эти тесты должны быть выполнены в широком диапазоне температур, обычно от -20 ° С до 60 ° С. Поскольку в центре внимания этой работы находится на органические и полимерные электролиты, остальная часть этого документа будет сосредоточить внимание на этих электролитов.
Карбонат электролиты на основе состоят из литиевой соли растворяют в органическом растворителе. Тем не менее, трудно для любого растворителя для удовлетворения всех требований. Например, растворители с низким давлением насыщенного пара, например, этиленкарбонат (ЭК) и пропиленкарбонат (ПК), как правило, имеют более высокую вязкость, что приводит к снижению теплопроводности. Кроме того, ЕС является твердым при комнатной температуре, что требует, чтобы он был объединен с другим растворителем. Обычно электролитпредставляет собой сочетание нескольких растворителей. Обычные растворители и некоторые их физические свойства приведены в таблице 1.
| Название | Температура плавления (° С) | Температура Температура (° С) | Вязкость (мПа * с) |
| Диметилкарбоната (ДМК) | 4,6 | 90 | 0,5902 (25 ° C) |
| Диэтилкарбонатом (ОИК) | -43 | 126,8 | 0,7529 (25 ° C) |
| Этиленкарбонате (ЕС) | 36,5 | 238 | 1,9 (40 ° C) |
| Пропиленкарбонат (PC) | -54,53 | 242 | 2,512 (25 ° C) |
Таблица 1. Обычных растворителей карбонат 7.
Безопаснее заместителей ORGANIC электролиты электролиты на основе полимеров. Полимерные электролиты являются тонких пленок, энергонезависимая, негорючий, и их гибкость позволяет им быть развернута и печати на большом промышленном масштабе. Райт и др.. Впервые продемонстрирована в ионной проводимости поли (этилен оксид) комплексов солей (ПЭО) в 1973 году. Позже было обнаружено, что касаются безопасности, связанные с рост дендритов на металлических Li в жидком электролите может быть решена с помощью ПЭО на основе твердого полимерного электролита, которая подавляет рост дендритов 8-17. Существуют три основных типа полимерных электролитов: (1) растворитель сухой твердый полимер, (2) электролитов геля, и (3) пластифицированного полимера с растворителем бесплатно сухие синтеза использовали в нашей работе.
В этом документе рассматриваются (а) растворитель сухой синтеза полимеров, (б) механизм проводимости полимера, и (в) обеспечить термоциклирования для твердых полимеров и органических электролитов.