$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Lityum (Li) hayli elektropozitif metal (standart hidrojen elektrodu göre -3.04 V) ve hafif metal (6.94 g / mol eşdeğer ağırlığı ve 0.53 g / cm 3 özgül ağırlığı) 'dir. Bu taşınabilir enerji depolama aygıtları için negatif elektrot ve ideal aktif madde için bir seçenek olarak cazip hale nerede büyüklüğü ve ağırlığı olsun. Şekil 1 lityum bazlı piller (Li-ion, PLiON ve Li metal) daha yüksek enerji yoğunluğu var kurşun-asit, nikel-kadmiyum ve nikel-metal-hidrit piller 1 daha.
Tam bir lityum iyon pil bir katot (pozitif), bir anot (negatif), bir elektrolit ve bir ayırıcı (Şekil 2) oluşur. Katot ve anot hem de Lityum iyonları araya eklemek ya da (anot karbon ise, Li, nötr Li gibi intercalates) tersine bir de-takvime olabilir ardalanmasıyla bileşikler vardır. Elektrolit iyonik iletim ve yalıtır elektro sağlarelektrotlar arasında NIC iletim. Ayırıcı Kısa devre iki elektrot tutmak için iyonlarına karşı geçirgen olan, ancak mekanik katıdır. Hücre, bir tam dolu bir halde olduğunda Li her anot ardalanmalıdır olup, bu hücre bir tamamen boşalmış durumda olduğunda, Li-iyonlarının her katodun eşlik etmektedir. Spontane reaksiyon sırasında, hidrolik bir cihaz için bir dış devresi üzerinden anottan katoda elektron akışını deşarj elektrolit ile katot için anot iyonları akarken. Katot de iyonları ve elektronları rekombinasyona şarj tarafsızlığını korumak için. Şarj üzerine, akış tersine çevrilir.
Daha çok yıllardır aynı kalmıştır elektrolit, üzerindeki enerji pil yoğunluğu yerine belirlemek için bugüne kadar en Li-ion pil geliştirme katot malzemeleri odaklanmıştır. Bu impedan nedeniyle genel güç kapasitesini etkilediği için elektrolit pil önemli bir parçasıdırelektrolit kendisi aracılığıyla ve elektrot elektrolit arayüzleri de CE.
Li iyon pil kullanılan elektrolit genel türü LIX ve sulu olmayan bir çözücü, bir tuzu oluşur. Başka bir elektrokimyasal sistemlerinde kullanılan sulu elektrolit ile karşılaştırıldığında, Li iyon elektrolit dezavantajları alt iletkenlik, yüksek maliyet, alevlenme ve çevre problemleri vardır. Avantajları ° C 300 ° C, geniş bir voltaj pencere (en fazla 5 V karşı Li / Li +) ve elektrotlar ile daha iyi uyumluluk (sulu elektrolit olur -150 geniş bir sıcaklık aralığında (, üzerinde elektrolit bir sıvı kalır) içerir Li metal ve form LiOH ve hidrojen) 2, 3, 4-6 şiddetli reaksiyon.
Pil kullanılan ana sulu olmayan elektrolitlerin organik karbonat bazlı sıvılar, polimer, iyonik sıvılar, ve seramik içerir. Bu elektrolitler pratik Li-ion akü kullanılmak üzere belli kriterleri yerine getirmesi gerekires. Bunlar en az 10 mS / cm, büyük bir elektrokimyasal penceresi (yüksek voltaj katotlar> 4.5 V), düşük buhar basıncı, iyi termal ve kimyasal stabilite, düşük toksisite ve düşük maliyetli bir iletkenliği vardır. Bu elektrikli araçlar gibi bazı sıkı uygulamalar için, bu kriterleri her 60 ° C -20 ° C genellikle, geniş bir sıcaklık aralığında karşılanmalıdır Bu çalışmanın odak noktası organik ve polimer elektrolit üzerinde olduğu için, bu yazının geri kalan bu elektrolitler üzerinde durulacak.
Karbonat bazlı elektrolit bir organik çözücü içinde çözülmüş, bir lityum tuzu içerir. Bununla birlikte, tüm gereksinimleri karşılamak için çözücü herhangi biri için zordur. Örneğin, etilen karbonat (EC) ve propilen karbonat (PC) gibi düşük buhar basıncı, solventler, iletkenlik alt yol açan, yüksek bir viskoziteye sahip olma eğilimindedir. Ayrıca EM oda sıcaklığında katı olan, bu da başka bir çözücü ile bir araya gerektirir. Genel olarak, elektrolitçeşitli çözücülerin bir kombinasyonudur. Ortak çözücüler ve bunların bazı fiziksel özellikleri Tablo 1 'de listelenmiştir.
| Ad | Erime Sıcaklık (° C) | Kaynama Sıcaklık (° C) | Viskozite (mPa * s) |
| Dimetil Karbonat (DMC) | 4.6 | 90 | 0,5902 (25 ° C) |
| Dietil karbonat (DEC) | -43 | 126.8 | 0,7529 (25 ° C) |
| Etilen karbonat (EC) | 36.5 | 238 | 1.9 (40 ° C) |
| Propilen karbonat (PC) | -54,53 | 242 | 2.512 (25 ° C) |
Tablo 1. Ortak Karbonat Solventler 7.
Organizasyonu daha güvenli alternatiflernic elektrolit polimer elektrolit dayanmaktadır. Polimer elektrolit ince filmler, uçucu olmayan yanmaz, ve esneklik onları devirdi ve büyük bir ticari ölçekte yazdırılmasını sağlar vardır. Wright, 1973 ve ark. Poli ilk gösterilen iyon iletimi (etilen oksit)-tuzu kompleksleri (PEO). Daha sonra sıvı elektrolit Li metal dendrit büyüme ile ilişkili güvenlik endişesi dendritler 8-17 büyüme bastırılmış PEO-tabanlı katı polimer elektrolit, kullanılarak çözülebilir olduğu ortaya çıktı. (1) solvent içermeyen kuru katı polimer, (2) jel elektrolit ve çalışmalarımızı kullanılan solvent içermeyen kuru sentezi ile (3) plastikle polimer,: polimer elektrolit üç ana tipi vardır.
Bu çalışma, (a) solventsiz Kuru polimer sentezi, (b) polimer iletim mekanizması, ve (c) katı polimer ve organik elektrolit hem de sıcaklık döngüsü sağlayacak tartışılacaktır.