Barcha qattiq holatdagi yupqa plyonkali lityum batareyalarni qo'llash

Kimyoviy quvvat manbalarining rivojlanishi yuqori o'ziga xos energiya, uzoq umr va yuqori xavfsizlik yo'nalishi bo'yicha rivojlanib bormoqda. Qattiq jismli yupqa plyonkali lityum batareyalar eng mashhur lityum batareyalarga aylandi. Anorganik barcha qattiq holatdagi yupqa plyonkali lityum batareyalar yupqa plyonkali musbat va manfiy elektrodlardan va yupqa plyonkali qattiq elektrolitlardan foydalanadi. Qattiq elektrolitning ingichka plyonka morfologiyasi suyuq elektrolitni past ion o'tkazuvchanligi bo'lgan qattiq elektrolit bilan almashtirishga imkon beradi. Ijobiy va manfiy elektrodlarning ingichka plyonka morfologiyasi zaryad va razryad hajmining katta o'zgarishi bilan ko'plab ijobiy va manfiy materiallarni qo'llashga imkon beradi, masalan, metall lityum va ingichka plyonkali kremniy Kutish. Shu bilan birga, ingichka plyonkali lityum batareyalarning ingichka plyonkali morfologiyasi tufayli mikron o'lchamdagi batareyalarga ishlov berish, hattoki nano o'lchamdagi batareyalarni o'rganish ham oson. Shu sababli, ingichka plyonkali lityum batareyalar nafaqat yangi avlod kimyoviy quvvat manbalarining tadqiqot nuqtasiga, balki mikro batareyalar bo'yicha muqarrar izlanishlarga ham aylandi. Rivojlanish yo'nalishi.

Anorganik barcha qattiq holatdagi yupqa plyonkali lityum batareyalar uchun mavjud tadqiqot yo'nalishlari asosan quyidagilarga bo'linadi: (1) yangi batareyalar konstruktsiyalarini tadqiq qilish va ishlab chiqish, har bir birlik uchun batareya quvvatini va zaryadsizlantirish quvvatini yaxshilash va kichik birlik maydoni muammosini hal qilish yupqa plyonkali lityum batareyalarning quvvati va quvvati: (2) Anorganik qattiq elektrolitlarda past lityum ion o'tkazuvchanligi muammosini hal qilish uchun yuqori ionli o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan qattiq elektrolitlarning yangi turlarini tadqiq qilish: (3) yangi turdagi ijobiy va salbiy elektrodlar bo'yicha tadqiqotlar , shuning uchun kino hosil bo'lgandan keyin ijobiy va salbiy elektrodlar yaxshiroq bo'ladi

1. Yupqa plyonkali lityum batareyalar tuzilishi bo'yicha tadqiqotlar

Yupqa plyonkali lityum akkumulyator klassik laminatlangan tuzilmani qabul qiladi, bu tuzilishda sodda va oson ishlov beradi. Shu bilan birga, batareyaning ishlashini yanada yaxshilash uchun ingichka plyonkali lityum batareyaning tuzilishi bo'yicha tadqiqotlar asta-sekin o'sib bormoqda, ayniqsa 3D tuzilishi yupqa plyonkali lityum batareyasi yaxshi ishlash kutishlari tufayli tadqiqot nuqtasiga aylandi. Yupqa plyonkali lityum batareyaning 3D tuzilishida u 3D batareyaning gözenekli tuzilishiga o'xshaydi. Ushbu turdagi akkumulyator kremniy substratida muntazam ravishda tartibga solingan ko'plab mikroporalar bilan ishlanadi va Li diffuzion to'siq qatlami TiN mikroporalarga yotqiziladi, so'ngra kremniy manfiy elektrod sifatida ishlatiladi. LiPON - bu elektrolit, LiCoO2 - bu batareyani ishlab chiqarish uchun ijobiy elektrod.

2. Anorganik qattiq elektrolitlar bo'yicha tadqiqotlar

Noorganik qattiq elektrolitlardan foydalanadigan batareyalar elektrolitlar akkumulyatorlariga nisbatan juda ko'p afzalliklarga ega, masalan, elektrokimyoviy barqarorlik, issiqlik barqarorligi, zarba qarshiligi, zarba qarshiligi, qochqin va ifloslanish muammolari yo'q, oson miniatizatsiya va ingichka plyonka hosil bo'lishi. Yaxshi noorganik qattiq elektrolit quyidagi xususiyatlarga ega bo'lishi kerak: (1) Lityum faol holat va atrof-muhit harorati oralig'ida yuqori lityum ion o'tkazuvchanligi va deyarli ahamiyatsiz elektron o'tkazuvchanligi; (2) Elektrokimyoviy reaktsiyalar ostida barqaror bo'lishi kerak, ayniqsa lityum yoki lityum qotishmasining salbiy elektrodlari bilan aloqa qilish interfeysi; (3) Uni ishlatish uchun qattiq elektrolit ekologik toza, toksik bo'lmagan, arzon va oson tayyorlanishi kerak va eng yaxshisi issiqlik kengayish koeffitsienti har ikki tomonning elektrodlariga mos kelishi mumkin, hech bo'lmaganda juda boshqacha emas.

(1) Kristalli noorganik elektrolit

Hozirgi vaqtda kristalli noorganik elektrolitlar ko'plab hisobotlarda yuqori ionli o'tkazuvchanlikni ko'rsatdi va ularni NASICON tipidagi LISICON, Thio-LISICON tipidagi, perovskit tipidagi va boshqa tuzilmalardagi qattiq elektrolitlarga bo'lish mumkin. NASICON qattiq elektrolitining tuzilishi odatda M [A2B3O12] ga teng. NASICON elektrolitlari yuqori ionli o'tkazuvchanlikka ega bo'lishiga qaramay, T mahsuloti lityum tomonidan osongina kamayadi, natijada metall lityum bilan beqaror aloqada bo'ladi.

LISICON shuningdek, yuqori ionli o'tkazuvchanlikka ega. Uning odatiy tuzilishi elektrolitning ion o'tkazuvchanligini yaxshilash uchun Lisa.Zn1.GeO1sThio-LISl-CON tipidagi elektrolitdir. LISICON tipidagi elektrolitda kislorod o'rniga oltingugurt ishlatiladi, masalan Li2GeS3, Li4GeS4, Li2ZnGeS4 Va boshqa yangi materiallar uning ion o'tkazuvchanligi 6,5 × 10-5S / sm ga etishi mumkin.

Anorganik barcha qattiq holatdagi yupqa plyonkali lityum batareyalar uchun mavjud tadqiqot yo'nalishlari asosan quyidagilarga bo'linadi: (1) yangi batareyalar konstruktsiyalarini tadqiq qilish va ishlab chiqish, har bir birlik uchun batareya quvvatini va zaryadsizlantirish quvvatini yaxshilash va kichik birlik maydoni muammosini hal qilish yupqa plyonkali lityum batareyalarning quvvati va quvvati: (2) Anorganik qattiq elektrolitlarda past lityum ion o'tkazuvchanligi muammosini hal qilish uchun yuqori ionli o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan qattiq elektrolitlarning yangi turlarini tadqiq qilish: (3) yangi turdagi ijobiy va salbiy elektrodlar bo'yicha tadqiqotlar , shuning uchun kino hosil bo'lgandan keyin ijobiy va salbiy elektrodlar yaxshiroq bo'ladi

1. Yupqa plyonkali lityum batareyalar tuzilishi bo'yicha tadqiqotlar

Yupqa plyonkali lityum akkumulyator klassik laminatlangan tuzilmani qabul qiladi, bu tuzilishda sodda va oson ishlov beradi. Shu bilan birga, batareyaning ishlashini yanada yaxshilash uchun ingichka plyonkali lityum batareyaning tuzilishi bo'yicha tadqiqotlar asta-sekin o'sib bormoqda, ayniqsa 3D tuzilishi yupqa plyonkali lityum batareyasi yaxshi ishlash kutishlari tufayli tadqiqot nuqtasiga aylandi. Yupqa plyonkali lityum batareyaning 3D tuzilishida u 3D batareyaning gözenekli tuzilishiga o'xshaydi. Ushbu turdagi akkumulyator kremniy substratida muntazam ravishda tartibga solingan ko'plab mikroporalar bilan ishlanadi va Li diffuzion to'siq qatlami TiN mikroporalarga yotqiziladi, so'ngra kremniy manfiy elektrod sifatida ishlatiladi. LiPON - bu elektrolit, LiCoO2 - bu batareyani ishlab chiqarish uchun ijobiy elektrod.

2. Anorganik qattiq elektrolitlar bo'yicha tadqiqotlar

Noorganik qattiq elektrolitlardan foydalanadigan batareyalar elektrolitlar akkumulyatorlariga nisbatan juda ko'p afzalliklarga ega, masalan, elektrokimyoviy barqarorlik, issiqlik barqarorligi, zarba qarshiligi, zarba qarshiligi, qochqin va ifloslanish muammolari yo'q, oson miniatizatsiya va ingichka plyonka hosil bo'lishi. Yaxshi noorganik qattiq elektrolit quyidagi xususiyatlarga ega bo'lishi kerak: (1) Lityum faol holat va atrof-muhit harorati oralig'ida yuqori lityum ion o'tkazuvchanligi va deyarli ahamiyatsiz elektron o'tkazuvchanligi; (2) Elektrokimyoviy reaktsiyalar ostida barqaror bo'lishi kerak, ayniqsa lityum yoki lityum qotishmasining salbiy elektrodlari bilan aloqa qilish interfeysi; (3) Uni ishlatish uchun qattiq elektrolit ekologik toza, toksik bo'lmagan, arzon va oson tayyorlanishi kerak va eng yaxshisi issiqlik kengayish koeffitsienti har ikki tomonning elektrodlariga mos kelishi mumkin, hech bo'lmaganda juda boshqacha emas.

(1) Kristalli noorganik elektrolit

Hozirgi vaqtda kristalli noorganik elektrolitlar ko'plab hisobotlarda yuqori ionli o'tkazuvchanlikni ko'rsatdi va ularni NASICON tipidagi LISICON, Thio-LISICON tipidagi, perovskit tipidagi va boshqa tuzilmalardagi qattiq elektrolitlarga bo'lish mumkin. NASICON qattiq elektrolitining tuzilishi odatda M [A2B3O12] ga teng. NASICON elektrolitlari yuqori ionli o'tkazuvchanlikka ega bo'lishiga qaramay, T mahsuloti lityum tomonidan osongina kamayadi, natijada metall lityum bilan beqaror aloqada bo'ladi.

LISICON shuningdek, yuqori ionli o'tkazuvchanlikka ega. Uning odatiy tuzilishi elektrolitning ion o'tkazuvchanligini yaxshilash uchun Lisa.Zn1.GeO1sThio-LISl-CON tipidagi elektrolitdir. LISICON tipidagi elektrolitda kislorod o'rniga oltingugurt ishlatiladi, masalan Li2GeS3, Li4GeS4, Li2ZnGeS4 Va boshqa yangi materiallar uning ion o'tkazuvchanligi 6,5 × 10-5S / sm ga etishi mumkin.