Teoria della batteria ai polimeri di litio

Teoria della batteria ai polimeri di litio

2023-5-12

Sul mercato sono disponibili due tecnologie commercialmente denominate collettivamente polimeri agli ioni di litio (dove "polimero" rappresenta "polimero per l'isolamento dell'elettrolita").

La batteria è composta dalle seguenti parti:

Elettrodo positivo: biossido di litio cobalto LiCoO2 o biossido di manganese tetraossido di litio LiMn2O4

Membrana: polimero elettrolitico conduttivo (come polietilenglicole, PEO)

Elettrodo negativo: composto (chimico) incorporato di litio o carbonio di litio

Reazione tipica: (scarica)

Negative electrode: (Carbon Lix) → C+xLi+xe

Membrana: Li conduttivo

Elettrodo positivo: Li1 − xCoO2+xLi+xe → LiCoO2

Reazione totale: (carbonio xLi+xe)+Li1-xCoO2 → LiCoO2+carbonio

I polimeri elettrolita/membrana possono essere polimeri solidi, come polietilenglicole (PEO), esafluoruro di litio e potassio (LiPF6) o altri sali conduttivi con silice o altri materiali di riempimento che migliorano le proprietà meccaniche (tali metodi non sono ancora stati commercializzati). In base ai requisiti di sicurezza, la maggior parte delle batterie utilizza litio incorporato in carbonio come elettrodo negativo, ad eccezione di alcuni produttori come Avestor (dopo la fusione con Battscap) che utilizzano litio metallico come elettrodo negativo (denominate batterie ai polimeri di litio metallico).

Entrambe le batterie commerciali sono polimerizzate con polivinilidene fluoruro (PVdF) rivestendo solventi colloidali e sali come etilene carbonato (EC)/dimetil carbonato (DMC)/dietil carbonato (DEC). La differenza sta nell'utilizzo di ossido di litio manganese (LiMn2O4) come elettrodo positivo (tecnologia Bellcore/Telcordia); Il metodo tradizionale prevede l'utilizzo dell'ossido di cobalto e litio (LiCoO2).

Sebbene non siano ancora ampiamente disponibili in commercio, esistono altri tipi diversi di batterie ai polimeri di litio che utilizzano i polimeri come elettrodi positivi. Moltech, ad esempio, sta sviluppando elettrodi positivi realizzati con plastica conduttiva e composti di carbonio-zolfo. Tuttavia, a partire dal 2005, questa tecnologia sembrava avere problemi con l'auto-rilascio e anche i costi di produzione erano troppo alti.

Altri metodi includono l'uso di composti organici contenenti zolfo e polimeri conduttivi come elettrodi positivi, come la polianilina. Questo metodo può raggiungere una buona capacità di scarica elevata, inclusa una bassa resistenza interna e un'elevata capacità di scarica, ma sussistono problemi con tempi di ciclo insufficienti e costi elevati.