Ki materyèl ki nan yon batri ityòm ion?

Materyèl katod modèn yo enkli oksid ityòm-metal [tankou LiCoO ₂ , LiMn ₂ O ₄ , ak Li(NixMnyCoz)O ₂ ], oksid vanadyòm, olivin (tankou LiFePO ₄ ), ak oksid ityòm rechargeable. ^11,12 Ksid kouch ki gen cobalt ak nikèl se materyèl ki pi etidye pou pil ityòm-ion.Yo montre yon estabilite segondè nan seri a wo-vòltaj men cobalt gen disponiblite limite nan lanati epi li se toksik, ki se yon dezavantaj fòmidab pou fabrikasyon an mas.Manganèz ofri yon sibstitisyon pri ki ba ak yon papòt tèmik segondè ak kapasite pousantaj ekselan men konpòtman monte bisiklèt limite.Se poutèt sa, melanj de cobalt, nikèl, ak Manganèz yo souvan itilize konbine pi bon pwopriyete yo ak minimize dezavantaj yo.Vanadyòm oksid gen yon gwo kapasite ak ekselan sinetik.Sepandan, akòz ensèsyon ityòm ak ekstraksyon, materyèl la gen tandans vin amorphe, ki limite konpòtman monte bisiklèt la.Olivin yo pa toksik epi yo gen yon kapasite modere ak fennen ki ba akòz monte bisiklèt, men konduktiviti yo ba.Metòd kouch materyèl yo te prezante ki fè moute pou konduktiviti a pòv, men li ajoute kèk depans pwosesis nan batri a.

Materyèl anod

Materyèl anod yo se ityòm, grafit, materyèl ityòm-alyaj, intermetallics, oswa Silisyòm. ¹¹ Lityòm sanble se materyèl ki pi dwat men li montre pwoblèm ak konpòtman monte bisiklèt ak kwasans dendritik, ki kreye sikui kout.Anòd kabòn yo se materyèl anodik ki pi itilize akòz pri ki ba yo ak disponiblite.Sepandan, kapasite teyorik la (372 mAh / g) se pòv konpare ak dansite chaj ityòm (3,862 mAh / g).Gen kèk efò ak varyete grafit roman ak nanotub kabòn yo te eseye ogmante kapasite a men yo te vini ak pri a nan depans pwosesis segondè.Anòd alyaj ak konpoze entèmetal yo gen gwo kapasite men tou montre yon chanjman volim dramatik, sa ki lakòz move konpòtman monte bisiklèt.Yo te fè efò pou simonte chanjman volim nan lè l sèvi avèk materyèl nanokristalin ak lè yo gen faz alyaj la (ak Al, Bi, Mg, Sb, Sn, Zn, ak lòt moun) nan yon matris estabilizasyon ki pa alaj (ak Co, Cu, Fe, oswa Ni).Silisyòm gen yon kapasite trè wo nan 4,199 mAh / g, ki koresponn ak yon konpozisyon nan Si ₅ Li ₂₂ .Sepandan, konpòtman monte bisiklèt se pòv, ak kapasite manyak poko konprann.

Elektwolit

Yon batri ki an sekirite epi ki dire lontan bezwen yon elektwolit solid ki ka kenbe tèt ak vòltaj ki egziste deja ak tanperati ki wo epi ki gen yon lavi etajè long pandan y ap ofri yon gwo mobilite pou iyon ityòm.Kalite yo enkli likid, polymère, ak elektwolit eta solid. ¹¹ Elektwolit likid yo se sitou òganik, elektwolit ki baze sou sòlvan ki gen LiBC ₄ O ₈ (LiBOB), LiPF ₆ , Li[PF ₃ (C ₂ F ₅ ) ₃ ], oswa menm jan an.Konsiderasyon ki pi enpòtan an se enflamabilite yo;Solvang ki pi bon yo gen pwen bouyi ki ba epi yo gen pwen flash alantou 30 ° C.Se poutèt sa, vantilasyon oswa eksplozyon nan selil la ak imedyatman batri a reprezante yon danje.Dekonpozisyon elektwolit ak reyaksyon segondè trè èzotèmik nan pil ityòm-ion ka kreye yon efè ke yo rekonèt kòm "evite tèmik."Kidonk, seleksyon yon elektwolit souvan enplike nan yon konpwomi ant enflamabilite ak pèfòmans elektwochimik.

Separatè yo gen mekanis fèmen tèmik entegre, epi yo ajoute plis sistèm ekstèn sofistike jesyon tèmik nan modil yo ak pake batri yo.Likid ionik yo anba konsiderasyon akòz estabilite tèmik yo men yo gen gwo dezavantaj, tankou disolisyon ityòm soti nan anod la.

Elektwolit polymère yo se polymère iyonik kondiktif.Yo souvan melanje nan konpoze ak nanopartikul seramik, sa ki lakòz pi wo konduktivite ak rezistans nan pi wo vòltaj.Anplis de sa, akòz gwo viskozite yo ak konpòtman kazi-solid, elektwolit polymère ta ka anpeche dendrit ityòm nan grandi. ¹³ epi yo ta ka Se poutèt sa dwe itilize ak anod metal ityòm.

Elektwolit solid yo se ityòm-ion kristal kondiktif ak linèt seramik.Yo montre yon pèfòmans ba-tanperati trè pòv paske mobilite ityòm nan solid la redwi anpil nan tanperati ki ba.Anplis de sa, elektwolit solid bezwen kondisyon depo espesyal ak tretman tanperati pou jwenn konpòtman ki akseptab, ki fè yo trè chè nan itilize, byenke yo elimine nesesite pou separasyon ak risk pou yo sove tèmik.

Separatè

P. Arora ak Z. Zhang bay yon bon revizyon materyèl separasyon ak bezwen. ¹⁴ Kòm non li sijere, separateur batri a separe de elektwòd yo fizikman youn ak lòt, kidonk evite yon kous kout.Nan ka yon elektwolit likid, séparateur a se yon materyèl kim ki tranpe ak elektwolit la epi kenbe li an plas.Li bezwen yon izolasyon elektwonik pandan y ap gen yon minimòm rezistans elektwolit, estabilite maksimòm mekanik, ak rezistans chimik nan degradasyon nan anviwònman an trè electrochemically aktif.Anplis de sa, separatè a souvan gen yon karakteristik sekirite, ki rele "fè tèmik;"nan tanperati ki wo, li fonn oswa fèmen porositë li yo fèmen transpò ityòm-ion san yo pa pèdi estabilite mekanik li yo.Separatè yo swa sentetize nan fèy epi reyini ak elektwòd yo oswa depoze sou yon sèl elektwòd in situ.Pri sa, lèt la se metòd la pi preferab men poze kèk lòt pwoblèm sentèz, manyen, ak mekanik.Elektwolit solid-eta ak kèk elektwolit polymère pa bezwen okenn separateur.