Introdusion ai eletrołiti sołidi

 

I eletroliti sołidi i ga tanti vantaji rispeto ai eletroliti liquidi. Par exénpio, i pol sbasàr ła deformasion dei eletrodi durante ła carga e ła descarga, aumentando ła sicuresa. I ga anca na stabiłità ecełente, i xe fasiłi da elaborar, e ła cresita delitioi dendriti i pol esar minimixài in eletrołiti de połimero sołidi sensa solvente-.

Łe batèrie a ioni de litio che dopara eletroliti de połimero sołidi łe pol prevegnir problemi de perdite asociài ai eletroliti liquidi.

I połimeri i xe fasiłi da elaborar e i pol esar miniaturizài. Par via deła so alta plasticità, i połimeri i pol anca esar doparai pa crear batèrie a film sotiłi. Se pol far diverse struture de baterie doparando eletrołiti de połimero pa sodisfare vari recuisiti de aplicasion. Inoltre, i eletroliti de połimero i ofre na stabiłità chimica, eletrochimica e termica pi alta rispeto ai eletrołiti liquidi, co manco reasion co i eletrodi e un intervało de tenperadura de funsionamento pi grando. Ła flesibiłità dei eletroliti de połimero ła pol tamponar i canbiamenti de vołume nei eletrodi durante ła carga e ła scariga, stabiłixando ła strutura deła bataria. Par cui, dopo ła comerciałixasion dełe baterie a ioni liquidi-, ła tecnołogia dełe baterie a ioni de litio baxà su eletrołiti de połimeri ła se sviłuparà rapidamente e ła gavarà na comerciałixasion de suceso.

Ghe xe tanti metodi pa clasifegar i eletroliti de połimeri, e i standard i canbia. Atualmente, i eletrołiti de połimero sołido i xe distinti soratuto in baxe al tipo de połimero doparà, come el pì famoso òsido de polietilene (PEO) a baxe de polietere-, e anca el metacrilato de polimetil (PMMA) e el poliacrilonitrilo (PAN). In generałe, i eletroliti de połimero i ga da sodisfare łe seventi condisión pa esar doparài praticamente inte łe baterie a ioni de litio.

Nei sistemi de eletrołiti de połimeri de ancùo, i połimeri i ga na cristałinità significativa a tenperadura anbiente, el che spiega parché ła condutività dei eletroliti de połimeri sołidi a tenperadura anbiente ła xe tanto pì basa de queła dei eletroliti liquidi. Ła major parte dei cristałi nei połimeri i xe sferuliti, co rejón amorfe tra de łori. Se crede che ła condusion de ioni de litio ła se verifega soratuto in ste rejón amorfe.

Par cui, capir ła strutura de faxe dei połimeri xe utile pa studiar el mecanismo de condusion dei ioni de litio.

Pa i sistemi de ełetrołiti de polimeri binari, ła strutura de faxe ła xe fata soratuto de do tipi: rejón cristałine e rejón amorfe. Ła formasion de rejón cristałine ła xe cinèticamente guidà e diretamente rełasionà a spesifeghe condisión e tenpo de preparasión. In modo streto, par via deła presensa de rejón cristałine nel sistema de połimeri, e deła variasion significativa de ste rejón co condisión difarenti, confrontar ła condutività de difarenti tipi de ełetrołiti de połimero no xe tanto sientifego. Tutavia, in serte condisión, se ła cresita dełe rejón cristałine ła xe lenta e ła deviasion deła condutività ionica ła xe entro un intervało acetàbiłe, el confronto deła condutività el xe acetàbiłe. Par questo confrontemo speso risultati diversi.

Sicome ła cresita dełe sferulite nel połimero ła xe dipendente dal tenpo-, ła condutività ionica a tenperadure soto el ponto de fusion del połimero ła xe anca dipendente dal tenpo-. Inoltre, ła condutività dei ioni de litio dei eletrołiti de połimero ła xe rełasionà al vełocità de riscaldamento, al vełocità de rafredamento e al tenpo de riłasamento. Par exénpio, un tenpo de rilasamento pi longo el porta a na strutura de cristałin de połimero pi conpleta e na cristałinità pi alta, portando a na diminusion graduałe deła condutività ionica al minimo co l’aumento del tenpo de rilasamento. Inte ła stesa maniera, na vełocità de rafredamento pì lenta ła porta a na cristałixasion pì conpleta, e ła corispondente condutività ionica ła sbasarà pian pian fin al minimo.

saver de pì

Ciapando come exénpio l’ełetrolito de połimero solido binario de PEO e LiCIO4, sta strutura ła contien struture de faxi multipli. Prima, LiClO4 e PEO i pol formar vari conplesi, come PEO6-LiCIO4, PEO3-LiCIO4, PEO2-LiCIO4 e PEO-LiClO4. Tra łori, co O:Li=10:1, PEO6-LiCIO4 el pol formar un eutetico co PEO, co un punto de fusion de 50 gradi. In pì, co ła tenperadura ła vien alsà a 160 gradi, se pol formar na granda eutetica. Durante el proceso de rafredamento, ła granda eutetica ła produxarà tre tipi difarenti de sferuliti: el primo tipo el se desfa sora i 120 gradi e el ga un alto contegnùo de sałe; el segondo tipo el se desfa tra i 45 e i 60 gradi, el ga un baso contegnùo de sałe e el se forma pian pian; el terso tipo el ga un ponto de fusion un fià pì baso del połimero ospite e el se forma pì vełosemente. Ricerche e anałisi łe sugerise che: el primo tipo de sferulite el xe probabilmente PEO3-LiCIO4; el segondo tipo el pol esar un misioto de conplesi PEO-LiCIO4 e PEO3-LiCIO4; e il terzo tipo corrisponde a PEO stesso. In pì, el contenuto de sałe de litio e el proceso de tratamento termico i pol portar a canbiamenti struturałi.

I eletrołiti de polimeri i xe na clase de materiałi funsionałi de połimeri co alta condutività ionica, formai da reasion de conplesasion tra polimeri e sałi de metało doparando i polimeri come matrise. A seconda deła matrise de połimero, i eletroliti de połimero comuni i xe i eletroliti de połimero a baxe de PEO-, i eletroliti de połimero a baxe de PVDE-, i eletroliti de połimero a baxe de PMMA- e altri. A difarensa dei eletroliti inorganici a stato sołido, i eletroliti połimerici i xe łigeri, ełastici e stabiłi. Come i eletroliti inorganici a stato solido-, i eletroliti połimerici no soło i conduxe ioni inte łe baterie al litio-ma i funsiona anca da separatori dełe baterie. I eletroliti de połimero i ga soratuto i seguenti vantaji:

I conplesi formài da diversi sałi de litio (tra cui LBF4, LIPF6, LiCFSO4 e LiASF6) co PEO i xe fondamentalmente simiłi a quei formài da LiCIO4, el che vol dir che el tipo de sałe de litio no ga un inpato direto sul tipo de conpleso formà co PEO. In particołare, LiBF el pol formar do conplesi co PEO: PEO4-LIBF e PEO,S-LiBF. Co el raporto O/Li el xe tra 16 e 20, PEO2.5-LIBF4 el pol formar un eutetico co PEO. LPF6 el pol anca formar do conplesi co PEO: PEO6-LiPF6 e PEO:-LiPF6. I do conplesi formài da LiASF6 co PEO i xe simiłi a quei de LiPF6, ma co ponti de fusion rełativamente pi alti. I sałi de litio grandi anioni i pol anca formar conplesi co PEO, ma ła sinètega ła xe tanto pì lenta. Inoltre, ła presion ła influensa anca ła cresita dei cristałi in qualche modo. Na presion pi alta ła juta ła cresita deła sferulite, ła sbasa ła rejón amorfa e ła sbasa ła condutività dei ioni de litio.