Adu ti pagimbagan dagiti solido nga elektrolito no idilig kadagiti likido nga elektrolito. Kas pagarigan, mabalinda a pabassiten ti panagporma ti elektrodo bayat ti panagkarga ken panagdiskarga, a mangpasayaat iti kinatalged. Nagsayaat met ti kinatalgedda, nalaka a maproseso, ken ti panagdakkeldalithium ngadagiti dendrito ket mabalin a maipabassit kadagiti solvent-awanan a solido a polimero nga elektrolito.
Ti panagsukisok kadagiti polimero nga elektrolito ket nangrugi idi pay 1973, idi ni Fenton et al. natakuatanna a dagiti komplikado a polyethylene oxide (PEO) nga addaan kadagiti alkali a metal ket mabalin a mangikonduktor kadagiti ion. Sipud idin, nakaawis ti dakkel nga atension dagiti polymer electrolyte.
Idi 1978, impadto ni Dr. Armand a dagiti PEO-based a solido-state a polimero nga elektrolito ket mabalin a mausar a kas dagiti elektrolito para kadagiti bateria.
Iti las-ud ti simmaruno a dua a dekada, dagiti managsirarak ket nangipaayda kadagiti dakkel a panagregget iti panagadal ti mekanismo ti panagipatulod ti ion ken dagiti pisikokemikal a tagikua ti beddeng ti elektrolito-elektrodo iti bateria, ken nakaaramidda iti nasayaat a panagrang-ay.
Dagiti bateria ti lithium-ion nga agus-usar kadagiti solido a polimero nga elektrolito ket mabalin a manglapped kadagiti parikut ti panagruar a nainaig kadagiti likido nga elektrolito.
Nalaka a maproseso dagiti polimero ken mabalin a ma-miniaturize. Gapu ti nangato a plastikidadda, dagiti polimero ket mabalin pay a mausar a mangpartuat kadagiti naingpis-a bateria ti pelikula. Mabalin a maaramid dagiti nadumaduma nga estruktura ti bateria babaen ti panangusar kadagiti polimero nga elektrolito tapno matungpal dagiti nadumaduma a kasapulan iti aplikasion. Iti pay maipatinayon, dagiti polimero nga elektrolito ket mangitukon ti nangatngato a kemikal, elektrokemikal, ken termal a kinatalged no maidilig kadagiti likido nga elektrolito, nga addaan kadagiti basbassit a sikigan a reaksion kadagiti elektrodo ken ti nalawlawa a sakop ti temperatura ti panagpataray. Ti kinalukneng dagiti polimero nga elektrolito ket mabalin a mangbuffer kadagiti panagbalbaliw ti tomo kadagiti elektrodo bayat ti panagkarga ken panagdiskarga, a mangpatalinaed ti estruktura ti bateria. Gapuna, kalpasan ti pannakailako dagiti likido-ion a bateria, ti teknolohia ti lithium-ion a bateria a naibatay kadagiti polimero nga elektrolito ket napardas a dumakkel ken makagun-od ti naballigi a komersialisasion.
Adu dagiti pamay-an iti panangklasipika kadagiti polimero nga elektrolito, ken agduduma dagiti pagalagadan. Iti agdama, dagiti solido a polimero nga elektrolito ket nangruna a nailasin segun ti kita ti polimero a naus-usar, a kas ti kalatakan a polieter-a naibatay a polietileno oksido (PEO), ken kasta met ti polimetil metakrilato (PMMA) ken poliakrilonitrilo (PAN). Iti sapasap a panagsao, dagiti polimero nga elektrolito ket kasapulan a makasangpet kadagiti sumaganad a kasasaad tapno praktikal a mausar kadagiti bateria ti lithium-ion.
Nangato nga ioniko a konduktibidad
Maikonsiderar a numero ti panagiyakar ti lithium-ion
Nasayaat a mekanikal a pigsa
Nalawa nga elektrokemikal a tawa
Nagsayaat ti kemikal ken thermal stability
Kadagiti agdama a sistema ti polimero nga elektrolito, dagiti polimero ket mangipakpakitada ti naipangpangruna a kristalinidad iti temperatura ti kuarto, a mangilawlawag no apay a ti konduktibidad dagiti solido a polimero nga elektrolito iti temperatura ti siled ket nababbaba nga amang ngem dagiti likido nga elektrolito. Kaaduan kadagiti kristal kadagiti polimero ket dagiti esferulita, nga addaan kadagiti amorpo a rehion iti nagbaetan dagitoy. Sapasap a mapapati a ti panagitulod ti litio-ion ket nangruna a mapasamak kadagitoy nga amorpo a rehion.
Gapuna, ti pannakaawat ti estruktura ti paset dagiti polimero ket makatulong para iti panagadal ti mekanismo ti panagipatulod ti lithium-ion.
Para kadagiti binaryo a polimero nga elektrolito a sistema, ti estruktura ti paset ket nangruna a buklen dagiti dua a kita: dagiti kristal a rehion ken dagiti amorpo a rehion. Ti pannakaporma dagiti kristal a rehion ket kinetiko a naiturong ken direkta a mainaig kadagiti espesipiko a kasasaad ti panagsagana ken panawen. Iti nainget a panagsao, gapu ti kaadda dagiti kristal a rehion iti sistema ti polimero, ken ti naipangpangruna a panagduduma dagitoy a rehion nga addaan kadagiti nadumaduma a kasasaad, ti panagidilig ti konduktibidad dagiti nadumaduma a kita ti polimero nga elektrolito ket saan unay a sientipiko. Nupay kasta, iti sidong dagiti sumagmamano a kasasaad, no ti panagdakkel dagiti kristal a rehion ket nabannayat ken ti panagsilpo iti ioniko a konduktibidad ket adda iti uneg ti maawat a sakop, ti panagidilig ti konduktibidad ket maawat. Daytoy ti gapuna a masansan nga idiligtayo ti nagduduma a resulta.
Gapu ta ti panagdakkel dagiti spherulites iti polimero ket agpannuray iti panawen-, ti ioniko a konduktibidad kadagiti temperatura iti baba ti puntos ti pannakarunaw ti polimero ket agpannuray met iti oras-. Iti pay maipatinayon, ti lithium-ion a konduktibidad dagiti polimero nga elektrolito ket mainaig iti kapartak ti panagpapudot, kapartak ti panagpalamiis, ken ti panawen ti panagrelaks. Kas pagarigan, ti napapaut a panawen ti panagrelaks ket agresulta iti ad-adu a kompleto nga estruktura ti kristal ti polimero ken nangatngato a kristalinidad, a mangiturong iti in-inut a panagbaba ti ioniko a konduktibidad iti kabassitan babaen ti panagadu ti panawen ti panagrelaks. Kasta met, ti nabannayat a kapartak ti panagpalamiis ket agresulta iti ad-adu a kompleto a kristalisasion, ken ti katupag nga ioniko a konduktibidad ket in-inut met a bumassit iti kabassitan.
No alaen ti binaryo a solido a polimero nga elektrolito ti PEO ken LiCIO4 a kas pagarigan, daytoy nga estruktura ket aglaon kadagiti adu nga estruktura ti paset. Umuna, ti LiClO4 ken PEO ket mabalin a mangporma kadagiti nadumaduma a komplikado, a mairaman ti PEO6-LiCIO4, PEO3-LiCIO4, PEO2-LiCIO4, ken PEO-LiClO4. Karaman kadagitoy, no ti O:Li=10:1, ti PEO6-LiCIO4 ket mabalin a mangporma ti eutectic iti PEO, nga addaan iti puntos ti pannakarunaw iti 50℃. Mainayon pay, no maipangato ti temperatura agingga iti 160℃, mabalin a maporma ti dakkel nga eutectic. Bayat ti proseso ti panagpalamiis, ti dakkel nga eutectic ket mangpataudto ti tallo a nadumaduma a kita ti spherulites: ti umuna a kita ket marunaw iti ngato ti 120℃ken addaan iti nangato a linaon ti asin; ti maikadua a kita ket marunaw iti nagbaetan ti 45 ken 60℃, addaan iti nababa a linaon ti asin, ken in-inut a maporma; ti maikatlo a kita ket addaan iti punto ti pannakarunaw a nababbaba bassit ngem ti mangsangaili a polimero ken naparpartak a maporma. Isingasing ti panagsirarak ken panaganalisar a: ti umuna a kita ti spherulite ket mabalin a PEO3-LiCIO4; ti maikadua a kita ket mabalin a naglaok a PEO-LiCIO4 ken PEO3-LiCIO4 a komplikado; ken ti maikatlo a kita ket katupag ti PEO a mismo. Maysa pay, ti linaon ti asin a lithium ken ti proseso ti panangagas babaen ti pudot ket agpada a mabalin nga agtungpal kadagiti panagbalbaliw ti estruktura.
Dagiti elektrolito ti polimero ket maysa a klase dagiti agtigtignay a materiales ti polimero nga addaan iti nangato nga ioniko a konduktibidad, a nabukel babaen dagiti reaksion ti komplikado iti nagbaetan dagiti polimero ken dagiti asin ti metal nga agus-usar kadagiti polimero a kas ti matrix. Depende iti matris ti polimero, dagiti gagangay nga elektrolito ti polimero ket mairaman dagiti PEO-a naibatay a polimero nga elektrolito, dagiti PVDE-a naibatay a polimero nga elektrolito, dagiti PMMA-a naibatay a polimero nga elektrolito, ken dagiti dadduma pay. Saan a kas dagiti inorganiko a solido-a kasasaad nga elektrolito, dagiti polimero nga elektrolito ket nalag-an, nababaneg, ken natalinaay. Kas dagiti inorganiko a solido-a kasasaad nga elektrolito, dagiti polimero nga elektrolito ket saan laeng a mangikonduktor kadagiti ion kadagiti bateria ti lithium-ion ngem agtignay pay a kas dagiti mangisina ti bateria. Dagiti polimero nga elektrolito ket kangrunaan nga addaan kadagiti sumaganad a pagimbagan:
Daytoy ket epektibo a makarisut ti parikut ti panagporma ti lithium dendrite kadagiti bateria ti lithium-ion
Daytoy ket mabalin a makibagay a nasayaat iti panagporma bayat ti proseso ti panagkarga ken panagdiskarga dagiti bateria ti lithium-ion
Daytoy ket mabalin a mangkissay wenno urayno mangikkat ti kemikal a reaksion iti nagbaetan dagiti materiales ti elektrolito ken elektrodo kadagiti bateria ti lithium-ion
Nangato ti safety performance-na
Dagiti komplikado a nabukel babaen dagiti nadumaduma nga asin ti lithium (a mairaman ti LBF4, LIPF6, LiCFSO4, ken LiASF6) nga addaan iti PEO ket kangrunaan a kapada dagitoy a naporma babaen ti LiCIO4, a ti kayatna a sawen ket ti kita ti asin ti lithium ket awan ti direkta nga epektona iti kita ti komplikado a nabukel iti PEO. Ti espesipiko, ti LiBF ket mabalin a mangporma ti dua a komplikado iti PEO: PEO4-LIBF ken PEO,S-LiBF. No ti O/Li a ratio ket adda iti nagbaetan ti 16 ken 20, ti PEO2.5-LIBF4 ket mabalin a mangporma ti eutectic iti PEO. Ti LPF6 ket mabalin pay a mangporma ti dua a komplikado iti PEO: PEO6-LiPF6 ken PEO:-LiPF6. Dagiti dua a komplikado a binukel babaen ti LiASF6 nga addaan iti PEO ket kapada dagitoy ti LiPF6, ngem addaan kadagiti relatibo a nangatngato a puntos ti pannakarunaw. Dagiti dadakkel nga asin ti anion a lithium ket mabalin pay a mangporma kadagiti komplikado iti PEO, ngem ti kinetika ket nabannayat nga amang. Maysa pay, ti presion apektaranna met ti panagdakkel ti kristal agingga iti sumagmamano a tukad. Ti nangatngato a presion ket mangitandudo ti panagdakkel ti spherulite, mangkissay ti amorpo a rehion, ken maitunos a mangkissay ti lithium-ion a konduktibidad.