Kynning á föstum raflausnum

 

Föst raflausn hefur marga kosti fram yfir fljótandi raflausn. Til dæmis geta þeir dregið úr aflögun rafskauts við hleðslu og afhleðslu, aukið öryggi. Þeir hafa einnig framúrskarandi stöðugleika, auðvelt er að vinna úr þeim og vaxalitíumHægt er að lágmarka dendríta í leysi-lausum, föstu fjölliða raflausnum.

Lithium-rafhlöður sem nota solid fjölliða raflausn geta komið í veg fyrir lekavandamál sem tengjast fljótandi raflausnum.

Auðvelt er að vinna úr fjölliðum og hægt að smyrja þær. Vegna mikillar mýktar þeirra er einnig hægt að nota fjölliður til að búa til þunnar-filmu rafhlöður. Hægt er að búa til mismunandi rafhlöðubyggingar með því að nota fjölliða raflausn til að uppfylla ýmsar kröfur um notkun. Ennfremur bjóða fjölliða raflausnir meiri efnafræðilegan, rafefnafræðilegan og hitastöðugleika samanborið við fljótandi raflausn, með færri hliðarhvörfum við rafskautin og breiðara rekstrarhitasvið. Sveigjanleiki fjölliða raflausna getur stöðvað rúmmálsbreytingar í rafskautunum við hleðslu og afhleðslu, þannig að rafhlöðubyggingin verði stöðug. Því eftir markaðssetningu fljótandi-jónarafhlöðna mun litíum-rafhlöðutækni sem byggir á fjölliða raflausnum þróast hratt og ná árangursríkri markaðssetningu.

Það eru margar aðferðir til að flokka fjölliða salta og staðlarnir eru mismunandi. Eins og er, eru solid fjölliða raflausnir aðallega aðgreindar eftir tegund fjölliða sem notuð er, svo sem frægasta pólýeter-undirstaða pólýetýlenoxíð (PEO), sem og pólýmetýlmetakrýlat (PMMA) og pólýakrýlonítríl (PAN). Almennt séð þurfa fjölliða raflausnir að uppfylla eftirfarandi skilyrði til að vera nánast notaðir í litíum-jónarafhlöður.

Í núverandi fjölliða saltakerfum sýna fjölliður verulegan kristöllun við stofuhita, sem skýrir hvers vegna leiðni fastra fjölliða raflausna við stofuhita er mun lægri en fljótandi raflausna. Flestir kristallar í fjölliðum eru kúlusteinar, með myndlaus svæði á milli þeirra. Almennt er talið að litíum-jónaleiðni eigi sér fyrst og fremst stað á þessum myndlausu svæðum.

Þess vegna er gagnlegt að skilja fasabyggingu fjölliða til að rannsaka litíum-jónaleiðnibúnaðinn.

Fyrir tvífjölliða raflausnakerfi samanstendur fasabyggingin aðallega af tveimur gerðum: kristallað svæði og myndlaus svæði. Myndun kristallaðra svæða er hreyfifræðilega knúin og beintengd sérstökum undirbúningsskilyrðum og tíma. Strangt til tekið, vegna nærveru kristallaðra svæða í fjölliðakerfinu og verulegs breytileika þessara svæða við mismunandi aðstæður, er samanburður á leiðni mismunandi tegunda fjölliða raflausna ekki mjög vísindalegur. Hins vegar, við vissar aðstæður, ef vöxtur kristallaðra svæða er hægur og frávik í jónaleiðni er innan viðunandi marka, er samanburður á leiðni ásættanlegt. Þess vegna berum við oft saman mismunandi niðurstöður.

Þar sem vöxtur kúlulita í fjölliðunni er tíma-háður, er jónaleiðni við hitastig undir bræðslumarki fjölliðunnar einnig tíma-háð. Ennfremur er litíum-jónaleiðni fjölliða raflausna tengd upphitunarhraða, kælihraða og slökunartíma. Til dæmis, lengri slökunartími leiðir til fullkomnari fjölliða kristalbyggingar og hærri kristöllunar, sem leiðir til hægfara lækkunar á jónaleiðni í lágmarki með auknum slökunartíma. Að sama skapi leiðir hægari kælingarhraði til fullkomnari kristöllunar og samsvarandi jónaleiðni mun einnig minnka smám saman í lágmarki.

læra meira

Með því að taka tvöfalda fasta fjölliða raflausn PEO og LiCIO4 sem dæmi, þá inniheldur þessi uppbygging margfasa uppbyggingu. Í fyrsta lagi geta LiClO4 og PEO myndað ýmsar fléttur, þar á meðal PEO6-LiCIO4, PEO3-LiCIO4, PEO2-LiCIO4 og PEO-LiClO4. Meðal þeirra, þegar O:Li=10:1, getur PEO6-LiCIO4 myndað eutectic með PEO, með bræðslumark 50 gráður. Að auki, þegar hitastigið er hækkað í 160 gráður, getur myndast stór eutectic. Meðan á kæliferlinu stendur mun stóra eutectic framleiða þrjár mismunandi gerðir af sferúlítum: fyrsta tegundin bráðnar yfir 120 gráður og hefur hátt saltinnihald; önnur gerð bráðnar á milli 45 og 60 gráður, hefur lítið saltinnihald og myndast hægt; þriðja tegundin hefur bræðslumark aðeins lægra en hýsilfjölliðan og myndast hraðar. Rannsóknir og greining benda til þess að: fyrsta gerð kúlulítsins sé líklega PEO3-LiCIO4; önnur gerð getur verið blanda af PEO-LiCIO4 og PEO3-LiCIO4 fléttum; og þriðja tegundin samsvarar PEO sjálfri. Ennfremur getur litíumsaltinnihaldið og hitameðferðarferlið bæði leitt til byggingarbreytinga.

Fjölliða raflausnir eru flokkur virkra fjölliða efna með mikla jónaleiðni, sem myndast við fléttuviðbrögð milli fjölliða og málmsölta með því að nota fjölliður sem fylki. Það fer eftir fjölliða fylkinu, algengir fjölliða raflausnir innihalda PEO-fjölliða raflausnir, PVDE-fjölliða raflausnir, PMMA-fjölliða raflausnir og aðrir. Ólíkt ólífrænum raflausnum í föstu formi- eru fjölliða raflausnir léttir, teygjanlegir og stöðugir. Eins og ólífræn raflausn í föstu formi-, leiða fjölliða raflausnir ekki aðeins jónir í litíum-jónarafhlöðum heldur virka þær einnig sem rafhlöðuskiljur. Fjölliða raflausnir hafa aðallega eftirfarandi kosti:

Flétturnar sem myndast af mismunandi litíumsöltum (þar á meðal LBF4, LIPF6, LiCFSO4 og LiASF6) með PEO eru í grundvallaratriðum svipaðar þeim sem myndast af LiCIO4, sem þýðir að tegund litíumsalts hefur engin bein áhrif á tegund fléttunnar sem myndast með PEO. Nánar tiltekið getur LiBF myndað tvær fléttur með PEO: PEO4-LIBF og PEO,S-LiBF. Þegar O/Li hlutfallið er á milli 16 og 20 getur PEO2.5-LIBF4 myndað eutectic með PEO. LPF6 getur einnig myndað tvær fléttur með PEO: PEO6-LiPF6 og PEO:-LiPF6. Flétturnar tvær sem myndast af LiASF6 með PEO eru svipaðar og LiPF6, en með tiltölulega hærri bræðslumark. Stór anjón litíumsölt geta einnig myndað fléttur með PEO, en hreyfihvörf eru mun hægari. Ennfremur hefur þrýstingurinn einnig áhrif á kristalvöxt að einhverju leyti. Hærri þrýstingur stuðlar að vexti kúlulíts, dregur úr myndlausu svæðinu og dregur að sama skapi úr leiðni litíumjóna.