قاتتىق ئېلېكترولىتلارغا تونۇشتۇرۇش

 

قاتتىق ئېلېكترولىتنىڭ سۇيۇق ئېلېكترولىتقا قارىغاندا نۇرغۇن ئەۋزەللىكى بار. مەسىلەن ، ئۇلار توك قاچىلاش ۋە توك چىقىرىش جەريانىدا ئېلېكترودنىڭ ئۆزگىرىشىنى ئازايتىپ ، بىخەتەرلىكنى ياخشىلايدۇ. ئۇلارنىڭمۇ مۇقىملىقى ناھايىتى ياخشى ، بىر تەرەپ قىلىش ئاسان ، ئۆسۈشىمۇ ئاسانلىتىيئېرىتكۈچى - ھەقسىز قاتتىق پولىمېر ئېلېكترولىتتا دېندرىتنى ئەڭ تۆۋەن چەكتە ئازايتقىلى بولىدۇ.

لىتىي {{0} ion ئىئونلۇق باتارېيە قاتتىق پولىمېر ئېلېكترولىت ئىشلىتىپ سۇيۇقلۇق ئېلېكترولىت بىلەن مۇناسىۋەتلىك ئېقىپ كېتىش مەسىلىلىرىنىڭ ئالدىنى ئالىدۇ.

پولىمېرنى بىر تەرەپ قىلىش ئاسان بولۇپ ، كىچىكلىتىلگەن بولىدۇ. ئۇلارنىڭ سۇلياۋلىقى يۇقىرى بولغاچقا ، پولىمېرلار يەنە نېپىز - كىنو باتارېيەسىنى ياساشقا ئىشلىتىلىدۇ. ھەر خىل قوللىنىشچان تەلەپلەرنى قاندۇرۇش ئۈچۈن پولىمېر ئېلېكترولىت ئارقىلىق ئوخشىمىغان باتارېيە قۇرۇلمىسىنى توقۇپ چىقالايدۇ. ئۇنىڭدىن باشقا ، پولىمېر ئېلېكترولىت سۇيۇق ئېلېكترولىتقا سېلىشتۇرغاندا تېخىمۇ يۇقىرى خىمىيىلىك ، ئېلېكتىرو خىمىيىلىك ۋە ئىسسىقلىق مۇقىملىقى بىلەن تەمىنلەيدۇ ، ئېلېكترود بىلەن بولغان ئىنكاسى بىر قەدەر ئاز ، مەشغۇلات تېمپېراتۇرىسى تېخىمۇ كەڭ. پولىمېر ئېلېكترولىتنىڭ ئەۋرىشىملىكى توك قاچىلاش ۋە توك چىقىرىش جەريانىدا ئېلېكترودنىڭ ئاۋاز ئۆزگىرىشىنى بۇففېر قىلىپ ، باتارېيە قۇرۇلمىسىنى مۇقىملاشتۇرىدۇ. شۇڭلاشقا ، سۇيۇقلۇق - ئىئون باتارېيەسى تاۋارلاشقاندىن كېيىن ، پولىمېر ئېلېكترولىتنى ئاساس قىلغان لىتىي - ئىئون باتارېيە تېخنىكىسى تېز تەرەققىي قىلىپ ، مۇۋەپپەقىيەتلىك تاۋارلىشىشنى ئەمەلگە ئاشۇرىدۇ.

پولىمېر ئېلېكترولىتنى تۈرگە ئايرىشنىڭ نۇرغۇن ئۇسۇللىرى بار ، ئۆلچىمىمۇ ئوخشىمايدۇ. نۆۋەتتە ، قاتتىق پولىمېر ئېلېكترولىتلار ئىشلىتىلگەن پولىمېرنىڭ تۈرىگە ئاساسەن ئالاھىدە پەرقلىنىدۇ ، مەسىلەن ئەڭ داڭلىق پولىئېتىرى - ئاساس قىلىنغان پولىئېتىلېن ئوكسىد (PEO) ، شۇنداقلا پولىمېتىل مېتاكرىلات (PMMA) ۋە پولىئاكرىلوننىترىل (PAN). ئومۇمەن قىلىپ ئېيتقاندا ، پولىمېر ئېلېكترولىت لىتىي - ئىئون باتارېيەسىدە ئەمەلىي ئىشلىتىش ئۈچۈن تۆۋەندىكى شەرتلەرنى ھازىرلىشى كېرەك.

ھازىرقى پولىمېر ئېلېكترولىت سىستېمىسىدا ، پولىمېر ئۆي تېمپېراتۇرىسىدا كۆرۈنەرلىك كىرىستاللىقنى نامايان قىلىدۇ ، بۇ نېمە ئۈچۈن قاتتىق پولىمېر ئېلېكترولىتنىڭ ئۆي تېمپېراتۇرىسىدىكى ئۆتكۈزۈشچانلىقىنىڭ سۇيۇقلۇق ئېلېكترولىتلارغا قارىغاندا كۆپ تۆۋەن بولىدىغانلىقىنى چۈشەندۈرۈپ بېرىدۇ. پولىمېردىكى كىرىستاللارنىڭ كۆپىنچىسى شارسىمان بولۇپ ، ئۇلارنىڭ ئارىسىدا ئامورفوس رايونى بار. ئادەتتە لىتىي {{2} ion ئىئون ئۆتكۈزۈش ئاساسلىقى بۇ ئامورفوس رايونلىرىدا كۆرۈلىدۇ دەپ قارىلىدۇ.

شۇڭلاشقا ، پولىمېرنىڭ فازا قۇرۇلمىسىنى چۈشىنىش لىتىي - ئىئون ئۆتكۈزۈش مېخانىزمىنى تەتقىق قىلىشقا پايدىلىق.

ئىككىلىك پولىمېر ئېلېكترولىت سىستېمىسىغا نىسبەتەن ، فازا قۇرۇلمىسى ئاساسلىقى كىرىستال رايون ۋە ئامورفوس رايونىدىن ئىبارەت ئىككى خىل بولىدۇ. خىرۇستال رايونلارنىڭ شەكىللىنىشى ھەرىكەتچان بولۇپ ، كونكرېت تەييارلىق شارائىتى ۋە ۋاقتى بىلەن بىۋاسىتە مۇناسىۋەتلىك. كەسكىن قىلىپ ئېيتقاندا ، پولىمېر سىستېمىسىدا كىرىستال رايونلارنىڭ مەۋجۇتلۇقى ۋە بۇ رايونلارنىڭ ئوخشىمىغان شارائىتتا كۆرۈنەرلىك ئۆزگىرىشى سەۋەبىدىن ، ئوخشىمىغان تىپتىكى پولىمېر ئېلېكترولىتنىڭ ئۆتكۈزۈشچانلىقىنى سېلىشتۇرۇش ئۇنچە ئىلمىي ئەمەس. قانداقلا بولمىسۇن ، مەلۇم شارائىتتا ، ئەگەر كىرىستال رايونلارنىڭ ئۆسۈشى ئاستا بولۇپ ، ئىئون ئۆتكۈزگۈچلۈكنىڭ ئېغىشى قوبۇل قىلغىلى بولىدىغان دائىرىدە بولسا ، ئۆتكۈزۈشچانلىقىنى سېلىشتۇرۇشنى قوبۇل قىلىشقا بولىدۇ. شۇڭلاشقا بىز دائىم ئوخشىمىغان نەتىجىنى سېلىشتۇرىمىز.

پولىمېردىكى شارسىمان ماددىلارنىڭ ئۆسۈشى ۋاقىت - غا باغلىق بولغاچقا ، پولىمېرنىڭ ئېرىشىش نۇقتىسىدىن تۆۋەن تېمپېراتۇرىدىكى ئىئون ئۆتكۈزۈشچانلىقىمۇ ۋاقىت - غا باغلىق. ئۇنىڭدىن باشقا ، پولىمېر ئېلېكترولىتنىڭ لىتىي {{3} ion ئىئوننىڭ ئۆتكۈزۈشچانلىقى ئىسسىقلىق نىسبىتى ، سوۋۇتۇش نىسبىتى ۋە ئارام ئېلىش ۋاقتى بىلەن مۇناسىۋەتلىك. مەسىلەن ، ئۇزۇنراق ئارام ئېلىش ۋاقتى تېخىمۇ مۇكەممەل بولغان پولىمېرلىق خرۇستال قۇرۇلما ۋە تېخىمۇ يۇقىرى كىرىستاللىقنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ ، ئارام ئېلىش ۋاقتىنىڭ ئېشىشىغا ئەگىشىپ ئىئون ئۆتكۈزۈشچانلىقى تەدرىجىي تۆۋەنلەيدۇ. ئوخشاشلا ، ئاستا سوۋۇتۇش نىسبىتى تېخىمۇ مۇكەممەل كىرىستاللاشنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ ، ماس كېلىدىغان ئىئون ئۆتكۈزۈشچانلىقىمۇ ئاستا-ئاستا تۆۋەنلەيدۇ.

كۆپرەك ئۆگىنىڭ

PEO ۋە LiCIO4 نىڭ ئىككىلىك قاتتىق پولىمېر ئېلېكترولىتنى مىسالغا ئالساق ، بۇ قۇرۇلما كۆپ باسقۇچلۇق قۇرۇلمىلارنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ. ئالدى بىلەن ، LiClO4 ۋە PEO PEO6 - LiCIO4 ، PEO3 - LiCIO4 ، PEO2-LiCIO4 ۋە PEO-LiClO4 قاتارلىق ھەر خىل مۇرەككەپ ماددىلارنى ھاسىل قىلالايدۇ. بۇنىڭ ئىچىدە ، O: Li=10: 1 بولغاندا ، PEO6-LiCIO4 PEO بىلەن ئېلېكترونلۇق شەكىل ھاسىل قىلالايدۇ ، ئېرىش نۇقتىسى 50 گرادۇس. ئۇنىڭدىن باشقا ، تېمپېراتۇرا 160 گرادۇسقا كۆتۈرۈلگەندە ، چوڭ ئېلىكتىرونلۇق شەكىل ھاسىل بولىدۇ. سوۋۇتۇش جەريانىدا ، چوڭ ئېلىكتىرونلۇق ئۈچ خىل ئوخشىمىغان شارنى ھاسىل قىلىدۇ: بىرىنچى تىپ 120 گرادۇستىن يۇقىرى ئېرىپ ، تۇز تەركىبى يۇقىرى. ئىككىنچى خىل تىپ 45 تىن 60 گرادۇسقىچە ئېرىپ ، تۇز تەركىبى تۆۋەن بولۇپ ، ئاستا-ئاستا شەكىللىنىدۇ. ئۈچىنچى خىل ئېرىتىش نۇقتىسى ساھىبجامال پولىمېردىن سەل تۆۋەن بولۇپ ، تېخىمۇ تېز شەكىللىنىدۇ. تەتقىقات ۋە تەھلىلدە مۇنداق كۆرسىتىلدى: بىرىنچى خىل شارسىمان PEO3-LiCIO4 بولۇشى مۇمكىن. ئىككىنچى خىل تىپ بەلكىم PEO-LiCIO4 ۋە PEO3-LiCIO4 نىڭ ئارىلاشمىسى بولۇشى مۇمكىن. ئۈچىنچى خىل تىپ PEO نىڭ ئۆزىگە ماس كېلىدۇ. ئۇنىڭدىن باشقا ، لىتىي تۇز تەركىبى ۋە ئىسسىقلىقنى بىر تەرەپ قىلىش جەريانى ھەم قۇرۇلما خاراكتېرلىك ئۆزگىرىشلەرنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ.

پولىمېر ئېلېكترولىت بولسا ئىئون ئۆتكۈزۈشچانلىقى يۇقىرى ئىقتىدارلىق پولىمېرلىق ماتېرىياللارنىڭ بىر تۈرى بولۇپ ، پولىمېرنى ماترىسسا قىلىپ ئىشلىتىپ پولىمېر بىلەن مېتال تۇز ئوتتۇرىسىدىكى مۇرەككەپ ئىنكاسلار ئارقىلىق شەكىللەنگەن. پولىمېر ماترىسساغا ئاساسەن ، كۆپ ئۇچرايدىغان پولىمېر ئېلېكترولىتلىرى PEO - ئاساس قىلىنغان پولىمېر ئېلېكترولىت ، PVDE - ئاساس قىلىنغان پولىمېر ئېلېكترولىت ، PMMA - ئاساس قىلىنغان پولىمېر ئېلېكترولىت قاتارلىقلارنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ. ئانئورگانىك قاتتىق - ھالەتتىكى ئېلېكترولىتلارغا ئوخشىمايدىغىنى ، پولىمېر ئېلېكترولىت يېنىك ، ئېلاستىك ۋە مۇقىم. ئانئورگانىك قاتتىق - ھالەتتىكى ئېلېكترولىتقا ئوخشاش ، پولىمېر ئېلېكترولىت لىتىي - ئىئون باتارېيەسىدە ئىئون ئېلىپلا قالماي ، باتارېيەنى ئايرىش رولىنى ئوينايدۇ. پولىمېر ئېلېكترولىتنىڭ تۆۋەندىكىدەك ئەۋزەللىكى بار:

PEO بىلەن ئوخشىمىغان لىتىي تۇزى (LBF4 ، LIPF6 ، LiCFSO4 ۋە LiASF6 نى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ) دىن ھاسىل بولغان مۇرەككەپ ماددىلار LiCIO4 تەرىپىدىن شەكىللەنگەنگە ئاساسەن ئوخشايدۇ ، يەنى لىتىي تۇزىنىڭ تۈرى PEO بىلەن شەكىللەنگەن مۇرەككەپ تىپقا بىۋاسىتە تەسىر كۆرسەتمەيدۇ. كونكېرت قىلىپ ئېيتقاندا ، LiBF PEO بىلەن ئىككى مۇرەككەپ قۇرۇلما ھاسىل قىلالايدۇ: PEO4 - LIBF ۋە PEO ، S - LiBF. O / Li نىسبىتى 16 دىن 20 گىچە بولغاندا ، PEO2.5 - LIBF4 PEO بىلەن ئېلېكترونلۇق شەكىل ھاسىل قىلالايدۇ. LPF6 يەنە PEO بىلەن PEO6-LiPF6 ۋە PEO: -LiPF6 دىن ئىبارەت ئىككى مۇرەككەپ قۇرۇلمىنى ھاسىل قىلالايدۇ. LiASF6 تەرىپىدىن PEO بىلەن شەكىللەنگەن ئىككى مۇرەككەپ مەھسۇلات LiPF6 بىلەن ئوخشىشىپ كېتىدۇ ، ئەمما بىر قەدەر يۇقىرى ئېرىتىش نۇقتىسى بار. چوڭ ئانون لىتىي تۇزىمۇ PEO بىلەن مۇرەككەپ ماددىلارنى ھاسىل قىلالايدۇ ، ئەمما ھەرىكەت سۈرئىتى ئاستا. ئۇنىڭ ئۈستىگە ، بېسىممۇ كىرىستالنىڭ ئۆسۈشىگە مەلۇم دەرىجىدە تەسىر كۆرسىتىدۇ. يۇقىرى بېسىم شارنىڭ ئۆسۈشىنى ئىلگىرى سۈرىدۇ ، ئامورفوس رايونىنى ئازايتىدۇ ۋە ماس ھالدا لىتىي ئىئوننىڭ ئۆتكۈزۈشچانلىقىنى تۆۋەنلىتىدۇ.