Kostir við notkun fastra raflausna

Solid raflausn er þróun í þróun litíum rafgeymavökva í framtíðinni, vegna þess að solid raflausnarafhlöðu tækni hefur þróast til dagsins í dag. Frá tæknilegu sjónarmiði er hægt að skipta föstum raflausnum í oxíðsalta, súlfíðsafa, lífræna fjölliða raflausna og LiPON raflausna. Það má segja að það sé tiltölulega þroskað en það hefur líka lent í flöskuhálsi. Fæðing nýrrar kynslóðar tækni er brýn þörf, sérstaklega á sviði nýrrar orku. Búist er við að solid-state rafhlöður verði mest aðlaðandi meðal næstu kynslóðar rafhlöðutækni. Vegna þess að solid-state rafhlöður hafa ekki aðeins tiltölulega háan tæknigrein, hafa mörg innlend og erlend litíum-rafhlöðufyrirtæki einnig litið á solid-state rafhlöðutækni sem mikilvæga næstu kynslóð tækniforða.

Í byrjun þróunar tæknibúnaðar rafhlöðutækni, vegna tiltölulega lágs leiðni fastra raflausnaefna, var áhersla rannsókna og þróunar aðallega á að bæta leiðni fastra raflausna. Þess vegna hafa fast súlfíð raflausnir og oxíð fast raflausnir með mikla jónandi leiðni vakið mikla athygli.

All-solid-state litíumjónar rafhlöður nota fasta raflausna í stað hefðbundinna lífrænna fljótandi raflausna, sem geta vel leyst öryggisvandamál rafhlöðunnar og eru tilvalin efnafræðileg aflgjafi fyrir rafknúin ökutæki og stórfellda orkugeymslu. Lykilatriðið er að útbúa fast raflausn með leiðni við háan stofuhita og rafefnafræðilegan stöðugleika, svo og raforkuefni með mikla orku sem henta öllum litíumjónar rafhlöðum í föstu ástandi og bæta samhæfni viðmóts rafskautsins / fastra raflausna.

Solid-state litíum rafhlöður eru þróaðar út frá litíum rafhlöðum. Í samanburði við hefðbundna litíum rafhlöður nota þeir aðallega ekki lengur vökva eða hlaup sem leiðandi efni milli jákvæðu og neikvæðu rafskautanna, sem bætir verulega öryggi bílsins og getu til að standast hátt hitastig. . Það hefur kosti mikils öryggis, mikils orkuþéttleika, langan hringrásartíma og breitt vinnsluhitastig, þar á meðal kjarninn er fasta raflausnin.

Hægt er að skipta oxíðföstum raflausnum í kristallaðan og glerlegan (formlausan) eftir efnisuppbyggingu. Kristallaðir raflausnar eru með perovskít gerð, NASICON gerð, LISICON gerð og granattegund osfrv. Gleroxíðsraflausnin Rannsóknarheitur er LiPON raflausnin sem notuð er í þunnfilmu rafhlöður.

The oxíð kristallaður fastur raflausn hefur mikinn efnafræðilegan stöðugleika og getur verið stöðugt í andrúmsloftinu, sem er gagnlegt fyrir stórframleiðslu rafhlöður í heilu lagi. Rannsóknirnar eru að bæta jónuleiðni við stofuhita og samhæfni þess við rafskaut. Um þessar mundir eru aðferðirnar til að bæta leiðni aðallega skipt um frumefni og lyfjameðferð með heteróvalent frumefni og samhæfni við rafskaut er einnig mikilvægt mál sem takmarkar notkun þess.

Dæmigerð súlfíðkristallaða fasta raflausnin er thio-LISICON, sem fyrst uppgötvaðist af prófessor KANNO við Tæknistofnun Tókýó í Li2S-GeS2-P2S kerfinu. Efnasamsetningin er Li4-xGe1-xPxS4 og jónaleiðni við stofuhita er allt að 2,2 × 10. -3S / cm (þar sem x=0,75), og rafleiðni er hægt að hunsa. Almenna efnaformúlan thio-LISICON er Li4-xGe1-xPxS4 (A=Ge, Si, osfrv., B=P, Al, Zn, osfrv.).

Súlfíðglerið fasta raflausnin er venjulega samsett úr P2S5, SiS2, B2S3 og öðrum netformendum og netbreytingum Li2S. Kerfið inniheldur aðallega Li2S-P2S5, Li2S-SiS2, Li2S-B2S3. Samsetningin hefur fjölbreytt úrval, hátt stofuhita jónaleiðni, hár hitastöðugleiki, góð öryggisafköst og breiður rafefnafræðilegur stöðugleikagluggi (allt að 5V). Það hefur framúrskarandi kosti í sterkum og háum hita solid-state rafhlöðum og hefur mikla möguleika á raflausnum efnum í solid-state rafhlöðum.

Fjölliða fasta raflausnin er samsett úr fjölliða fylki (svo sem pólýester, pólýmerasa og pólýamíni osfrv.) Og litíumsalti (svo sem LiClO4, LiAsF4, LiPF6, LiBF4 o.s.frv.), Vegna þess að það er létt þyngd, góð sjóntruflanir og framúrskarandi vélrænni vinnsluárangur Og önnur einkenni hafa fengið mikla athygli.

Algeng SPE eru ma pólýetýlenoxíð (PEO), pólýakrýlonítríl (PAN), pólývínýlíden flúor (PVDF), pólýmetýlmetakrýlat (PMMA), pólýprópýlenoxíð (PPO), pólývínýliden klóríð (PVDC) og einjóna fjölliða raflausnarkerfi.

Sem stendur er almennur SPE fylki enn fyrsta fyrirhugaða PEO og afleiður þess, aðallega vegna stöðugleika PEO við litíum úr málmi og getu þess til að aðgreina litíumsölt betur.

LiPON raflausnið er framleitt af Oak Ridge National Laboratory (ORNL) í Bandaríkjunum. Litíumfosfóroxínnitríð (LiPON) raflausnarfilman var útbúin með því að sputra Li3P04 háhreinleika með því að nota útvarpstíðni magnetron sputtering búnað í köfnunarefnis andrúmslofti með mikilli hreinleika.

Það er litið svo á að efnið hafi framúrskarandi alhliða afköst, jónaleiðni við stofuhita er 2,3 × 10-6S / cm, rafefnafræðilegur gluggi er 5,5V (http://vs.Li/Li+), hitastöðugleiki er góður , og jákvæð rafskaut eins og LiCoO2, LiMn2O4 og neikvæð rafskaut eins og litíum málmur og litíum álfelgur hafa gott eindrægni. Jónandi leiðni LiPON filmunnar er háð formlausri uppbyggingu og N innihaldi kvikmyndaefnisins. Aukning N-efnis getur bætt jónaleiðni.