திட எலக்ட்ரோலைட்டுகளுக்கு அறிமுகம்

 

திரவ எலக்ட்ரோலைட்டுகளை விட திட எலக்ட்ரோலைட்டுகள் பல நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளன. எடுத்துக்காட்டாக, அவை சார்ஜ் மற்றும் டிஸ்சார்ஜ் செய்யும் போது மின்முனை சிதைவைத் தணித்து, பாதுகாப்பை மேம்படுத்தும். அவை சிறந்த நிலைத்தன்மையையும் கொண்டுள்ளன, செயலாக்க எளிதானது மற்றும் வளர்ச்சிலித்தியம்கரைப்பான்-இலவச திட பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டுகளில் dendrites குறைக்கப்படலாம்.

திடமான பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்களைப் பயன்படுத்தும் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் திரவ எலக்ட்ரோலைட்டுகளுடன் தொடர்புடைய கசிவுச் சிக்கல்களைத் தடுக்கலாம்.

பாலிமர்கள் செயலாக்க எளிதானது மற்றும் சிறியதாக மாற்றப்படலாம். அவற்றின் அதிக பிளாஸ்டிசிட்டி காரணமாக, மெல்லிய-ஃபிலிம் பேட்டரிகளை உருவாக்க பாலிமர்களையும் பயன்படுத்தலாம். பல்வேறு பயன்பாட்டுத் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டுகளைப் பயன்படுத்தி வெவ்வேறு பேட்டரி கட்டமைப்புகளை உருவாக்கலாம். மேலும், பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டுகள் திரவ எலக்ட்ரோலைட்டுகளுடன் ஒப்பிடும்போது அதிக இரசாயன, மின்வேதியியல் மற்றும் வெப்ப நிலைத்தன்மையை வழங்குகின்றன, எலக்ட்ரோடுகளுடன் குறைவான பக்க எதிர்வினைகள் மற்றும் பரந்த இயக்க வெப்பநிலை வரம்புடன். பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டுகளின் நெகிழ்வுத்தன்மை சார்ஜ் மற்றும் டிஸ்சார்ஜ் ஆகியவற்றின் போது மின்முனைகளில் ஏற்படும் மாற்றங்களைத் தாங்கி, பேட்டரி கட்டமைப்பை உறுதிப்படுத்துகிறது. எனவே, திரவ-அயன் பேட்டரிகளின் வணிகமயமாக்கலுக்குப் பிறகு, பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டுகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட லித்தியம்-அயன் பேட்டரி தொழில்நுட்பம் வேகமாக வளர்ந்து வணிகமயமாக்கலை அடையும்.

பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டுகளை வகைப்படுத்த பல முறைகள் உள்ளன, மேலும் தரநிலைகள் வேறுபடுகின்றன. தற்போது, ​​திடமான பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டுகள் முக்கியமாக பயன்படுத்தப்படும் பாலிமர் வகையின்படி வேறுபடுகின்றன, அதாவது மிகவும் பிரபலமான பாலியெத்திலின் ஆக்சைடு (PEO), அத்துடன் பாலிமெத்தில் மெதக்ரிலேட் (PMMA) மற்றும் பாலிஅக்ரிலோனிட்ரைல் (PAN). பொதுவாக, லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளில் நடைமுறையில் பயன்படுத்த பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டுகள் பின்வரும் நிபந்தனைகளை பூர்த்தி செய்ய வேண்டும்.

தற்போதைய பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட் அமைப்புகளில், பாலிமர்கள் அறை வெப்பநிலையில் குறிப்பிடத்தக்க படிகத்தன்மையை வெளிப்படுத்துகின்றன, இது அறை வெப்பநிலையில் திட பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்களின் கடத்துத்திறன் ஏன் திரவ எலக்ட்ரோலைட்டுகளை விட மிகவும் குறைவாக உள்ளது என்பதை விளக்குகிறது. பாலிமர்களில் உள்ள பெரும்பாலான படிகங்கள் உருண்டைகளாகும், அவற்றுக்கிடையே உருவமற்ற பகுதிகள் உள்ளன. லித்தியம்-அயன் கடத்தல் முதன்மையாக இந்த உருவமற்ற பகுதிகளில் நிகழ்கிறது என்று பொதுவாக நம்பப்படுகிறது.

எனவே, பாலிமர்களின் கட்ட அமைப்பைப் புரிந்துகொள்வது லித்தியம்-அயன் கடத்தல் பொறிமுறையைப் படிக்க உதவியாக இருக்கும்.

பைனரி பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட் அமைப்புகளுக்கு, கட்ட அமைப்பு முக்கியமாக இரண்டு வகைகளைக் கொண்டுள்ளது: படிகப் பகுதிகள் மற்றும் உருவமற்ற பகுதிகள். படிகப் பகுதிகளின் உருவாக்கம் இயக்க ரீதியாக இயக்கப்படுகிறது மற்றும் குறிப்பிட்ட தயாரிப்பு நிலைமைகள் மற்றும் நேரத்துடன் நேரடியாக தொடர்புடையது. கண்டிப்பாகச் சொன்னால், பாலிமர் அமைப்பில் படிகப் பகுதிகள் இருப்பதாலும், வெவ்வேறு நிலைகளுடன் இந்தப் பகுதிகளின் குறிப்பிடத்தக்க மாறுபாட்டாலும், பல்வேறு வகையான பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டுகளின் கடத்துத்திறனை ஒப்பிடுவது மிகவும் அறிவியல்பூர்வமானது அல்ல. இருப்பினும், சில நிபந்தனைகளின் கீழ், படிகப் பகுதிகளின் வளர்ச்சி மெதுவாகவும், அயனி கடத்துத்திறன் விலகல் ஏற்றுக்கொள்ளக்கூடிய வரம்பிற்குள் இருந்தால், கடத்துத்திறனை ஒப்பிடுவது ஏற்றுக்கொள்ளத்தக்கது. அதனால்தான் நாம் அடிக்கடி வெவ்வேறு முடிவுகளை ஒப்பிடுகிறோம்.

பாலிமரில் உள்ள ஸ்ஃபெருலைட்டுகளின் வளர்ச்சி நேரத்தைச் சார்ந்தது-, பாலிமரின் உருகுநிலைக்குக் கீழே உள்ள வெப்பநிலையில் உள்ள அயனி கடத்துத்திறனும் நேரத்தைச் சார்ந்தது-. மேலும், பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டுகளின் லித்தியம்-அயன் கடத்துத்திறன் வெப்ப விகிதம், குளிரூட்டும் விகிதம் மற்றும் தளர்வு நேரம் ஆகியவற்றுடன் தொடர்புடையது. எடுத்துக்காட்டாக, நீண்ட தளர்வு நேரம் மிகவும் முழுமையான பாலிமர் படிக அமைப்பு மற்றும் அதிக படிகத்தன்மையை விளைவிக்கிறது, இது அயனி கடத்துத்திறனில் படிப்படியாகக் குறைவதற்கு வழிவகுக்கும், மேலும் தளர்வு நேரம் அதிகரிக்கும். இதேபோல், ஒரு மெதுவான குளிரூட்டும் வீதம் முழுமையான படிகமயமாக்கலுக்கு வழிவகுக்கிறது, மேலும் அயனி கடத்துத்திறன் படிப்படியாக குறைந்தபட்சமாக குறையும்.

மேலும் அறிய

PEO மற்றும் LiCIO4 இன் பைனரி திட பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டை உதாரணமாக எடுத்துக் கொண்டால், இந்த அமைப்பு பல கட்ட கட்டமைப்புகளைக் கொண்டுள்ளது. முதலில், LiClO4 மற்றும் PEO ஆகியவை PEO6-LiCIO4, PEO3-LiCIO4, PEO2-LiCIO4, மற்றும் PEO-LiClO4 உள்ளிட்ட பல்வேறு வளாகங்களை உருவாக்கலாம். அவற்றில், O:Li=10:1 போது, ​​PEO6-LiCIO4 ஆனது PEO உடன் 50 டிகிரி உருகும் புள்ளியுடன் ஒரு யூடெக்டிக்கை உருவாக்க முடியும். கூடுதலாக, வெப்பநிலை 160 டிகிரிக்கு உயர்த்தப்பட்டால், ஒரு பெரிய யூடெக்டிக் உருவாகலாம். குளிரூட்டும் செயல்பாட்டின் போது, ​​பெரிய யூடெக்டிக் மூன்று வெவ்வேறு வகையான உருண்டைகளை உருவாக்கும்: முதல் வகை 120 டிகிரிக்கு மேல் உருகும் மற்றும் அதிக உப்பு உள்ளடக்கம் கொண்டது; இரண்டாவது வகை 45 மற்றும் 60 டிகிரிக்கு இடையில் உருகும், குறைந்த உப்பு உள்ளடக்கம் மற்றும் மெதுவாக உருவாகிறது; மூன்றாவது வகையானது புரவலன் பாலிமரை விட சற்றே குறைவாக உருகும் புள்ளியைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் மிக வேகமாக உருவாகிறது. ஆராய்ச்சி மற்றும் பகுப்பாய்வு கூறுகிறது: முதல் வகை ஸ்ஃபெருலைட் PEO3-LiCIO4 ஆகும்; இரண்டாவது வகை PEO-LiCIO4 மற்றும் PEO3-LiCIO4 வளாகங்களின் கலவையாக இருக்கலாம்; மற்றும் மூன்றாவது வகை PEO க்கு ஒத்திருக்கிறது. மேலும், லித்தியம் உப்பு உள்ளடக்கம் மற்றும் வெப்ப சிகிச்சை செயல்முறை இரண்டும் கட்டமைப்பு மாற்றங்களுக்கு வழிவகுக்கும்.

பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டுகள் அதிக அயனி கடத்துத்திறன் கொண்ட செயல்பாட்டு பாலிமர் பொருட்களின் ஒரு வகுப்பாகும், பாலிமர்கள் மற்றும் உலோக உப்புகளுக்கு இடையேயான சிக்கலான எதிர்வினைகளால் பாலிமர்களை மேட்ரிக்ஸாகப் பயன்படுத்தி உருவாகிறது. பாலிமர் மேட்ரிக்ஸைப் பொறுத்து, பொதுவான பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டுகளில் PEO-அடிப்படையிலான பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டுகள், PVDE-அடிப்படையிலான பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டுகள், PMMA-அடிப்படையிலான பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டுகள் மற்றும் பிற அடங்கும். கனிம திடமான-நிலை எலக்ட்ரோலைட்டுகள் போலல்லாமல், பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டுகள் இலகுரக, மீள்தன்மை மற்றும் நிலையானவை. கனிம திடமான-நிலை எலக்ட்ரோலைட்டுகளைப் போலவே, பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டுகளும் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளில் அயனிகளைக் கடத்துவது மட்டுமல்லாமல், பேட்டரி பிரிப்பான்களாகவும் செயல்படுகின்றன. பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டுகள் முக்கியமாக பின்வரும் நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளன:

PEO உடன் வெவ்வேறு லித்தியம் உப்புகளால் (LBF4, LIPF6, LiCFSO4 மற்றும் LiASF6 உட்பட) உருவாகும் வளாகங்கள் அடிப்படையில் LiCIO4 ஆல் உருவாக்கப்பட்டதைப் போலவே இருக்கின்றன, அதாவது லித்தியம் உப்பு வகை PEO உடன் உருவாகும் சிக்கலான வகையின் மீது நேரடி தாக்கத்தை ஏற்படுத்தாது. குறிப்பாக, LiBF ஆனது PEO உடன் இரண்டு வளாகங்களை உருவாக்கலாம்: PEO4-LIBF மற்றும் PEO,S{17}}LiBF. O/Li விகிதம் 16 மற்றும் 20 க்கு இடையில் இருக்கும்போது, ​​PEO2.5-LIBF4 ஆனது PEO உடன் ஒரு யூடெக்டிக்கை உருவாக்கும். LPF6 ஆனது PEO: PEO6-LiPF6 மற்றும் PEO:-LiPF6 உடன் இரண்டு வளாகங்களையும் உருவாக்கலாம். PEO உடன் LiASF6 ஆல் உருவாக்கப்பட்ட இரண்டு வளாகங்களும் LiPF6 ஐப் போலவே இருக்கின்றன, ஆனால் ஒப்பீட்டளவில் அதிக உருகும் புள்ளிகளைக் கொண்டுள்ளன. பெரிய அயனி லித்தியம் உப்புகள் PEO உடன் வளாகங்களை உருவாக்கலாம், ஆனால் இயக்கவியல் மிகவும் மெதுவாக இருக்கும். மேலும், அழுத்தம் படிக வளர்ச்சியையும் ஓரளவு பாதிக்கிறது. அதிக அழுத்தம் உருண்டையின் வளர்ச்சியை ஊக்குவிக்கிறது, உருவமற்ற பகுதியைக் குறைக்கிறது மற்றும் அதற்கேற்ப லித்தியம்-அயன் கடத்துத்திறனைக் குறைக்கிறது.