Lý thuyết pin lithium polymer

Lý thuyết pin lithium polymer

2023-5-12

Có hai công nghệ thương mại hiện có trên thị trường được gọi chung là polyme lithium-ion (trong đó "polyme" đại diện cho "polyme cách ly điện phân").

Pin bao gồm các bộ phận sau:

Điện cực dương: LiCoO2 lithium coban dioxide hoặc LiMn2O4 lithium tetraoxide mangan dioxide

Màng ngăn: Polymer điện phân dẫn điện (như polyethylene glycol, PEO)

Điện cực âm: hợp chất nhúng lithium hoặc lithium carbon (hóa học)

Phản ứng điển hình: (xả)

Điện cực âm: (Carbon Lix) → C+xLi+xe

Màng ngăn: Li dẫn điện

Điện cực dương: Li1 − xCoO2+xLi+xe → LiCoO2

Tổng phản ứng: (cacbon xLi+xe)+Li1-xCoO2 → LiCoO2+cacbon

Polyme điện phân/màng có thể là polyme rắn, chẳng hạn như polyethylene glycol (PEO), lithium kali hexafluoride (LiPF6) hoặc các muối dẫn điện khác với silica hoặc các vật liệu làm đầy khác giúp tăng cường tính chất cơ học (các phương pháp như vậy chưa được thương mại hóa). Theo yêu cầu an toàn, hầu hết các loại pin đều sử dụng lithium nhúng carbon làm điện cực âm, ngoại trừ một số nhà sản xuất nhất định như Avestor (sau khi hợp nhất với Battscap) sử dụng lithium kim loại làm điện cực âm (gọi tắt là pin polymer kim loại lithium).

Cả hai loại pin thương mại đều được trùng hợp với polyvinylidene fluoride (PVdF) bằng cách phủ các dung môi keo và muối như ethylene cacbonat (EC)/dimethyl cacbonat (DMC)/diethyl cacbonat (DEC). Sự khác biệt nằm ở việc sử dụng oxit mangan lithium (LiMn2O4) làm điện cực dương (công nghệ của Bellcore/Telcordia); Phương pháp truyền thống là sử dụng coban lithium oxit (LiCoO2).

Mặc dù chưa được phổ biến rộng rãi trên thị trường nhưng có nhiều loại pin lithium polymer khác cũng sử dụng polyme làm điện cực dương. Ví dụ, Moltech đang phát triển các điện cực dương làm từ nhựa dẫn điện và hợp chất lưu huỳnh cacbon. Tuy nhiên, tính đến năm 2005, công nghệ này dường như có vấn đề về khả năng tự giải phóng và chi phí sản xuất cũng quá cao.

Các phương pháp khác bao gồm sử dụng các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh và polyme dẫn điện làm điện cực dương, chẳng hạn như Polyaniline. Phương pháp này có thể đạt được khả năng phóng điện cao, bao gồm điện trở trong thấp và điện dung phóng điện cao, nhưng có vấn đề là thời gian chu kỳ không đủ và chi phí cao.