Liitiumpolümeer aku teooria

Liitiumpolümeer aku teooria

2023-05-12

Turul on kaks kaubanduslikult saadavat tehnoloogiat, mida ühiselt nimetatakse liitiumioonpolümeerideks (kus "polümeer" tähistab "elektrolüütide isolatsioonipolümeeri").

Aku koosneb järgmistest osadest:

Positiivne elektrood: LiCoO2 liitiumkoobaltdioksiid või LiMn2O4 liitiumtetraoksiid mangaandioksiid

Membraan: juhtiv elektrolüüdi polümeer (nagu polüetüleenglükool, PEO)

Negatiivne elektrood: liitiumi või liitiumi süsinikuga (keemiline) ühend

Tüüpiline reaktsioon: (tühjenemine)

Negatiivne elektrood: (Carbon Lix) → C+xLi+xe

Diafragma: Li juhtiv

Positiivne elektrood: Li1 − xCoO2+xLi+xe → LiCoO2

Kogu reaktsioon: (süsinik xLi+xe)+Li1-xCoO2 → LiCoO2+süsinik

Elektrolüüdi/membraani polümeerid võivad olla tahked polümeerid, nagu polüetüleenglükool (PEO), liitiumkaaliumheksafluoriid (LiPF6) või muud juhtivad soolad ränidioksiidiga või muude täitematerjalidega, mis parandavad mehaanilisi omadusi (sellisi meetodeid pole veel turule toodud). Ohutusnõuete kohaselt kasutab enamik akusid negatiivse elektroodina süsiniku sisseehitatud liitiumi, välja arvatud teatud tootjad, nagu Avestor (pärast Battscapiga ühinemist), kes kasutavad negatiivse elektroodina metallist liitiumi (mida nimetatakse liitiummetallist polümeerpatareiks).

Mõlemad müügil olevad patareid polüvinülideenfluoriidiga (PVdF) polümeriseeritakse, kattes kolloidsed lahustid ja soolad, nagu etüleenkarbonaat (EC)/dimetüülkarbonaat (DMC)/dietüülkarbonaat (DEC). Erinevus seisneb liitiummangaanoksiidi (LiMn2O4) kasutamises positiivse elektroodina (Bellcore/Telcordia tehnoloogia); Traditsiooniline meetod on koobaltliitiumoksiidi (LiCoO2) kasutamine.

Kuigi need pole veel laialdaselt kaubanduslikult saadaval, on ka teist tüüpi liitiumpolümeerakusid, mis kasutavad positiivsete elektroodidena ka polümeere. Näiteks töötab Moltech juhtivast plastist ja süsinikväävliühenditest valmistatud positiivseid elektroode. Kuid 2005. aasta seisuga tundus sellel tehnoloogial olevat probleeme isevabastumisega ja tootmiskulud olid samuti liiga kõrged.

Teised meetodid hõlmavad väävlit sisaldavate orgaaniliste ühendite ja juhtivate polümeeride kasutamist positiivsete elektroodidena, näiteks polüaniliini. Selle meetodiga on võimalik saavutada hea suur tühjendusvõimsus, sealhulgas madal sisetakistus ja suur tühjendusmahtuvus, kuid probleeme on ebapiisava tsükliaja ja kõrgete kuludega.