Introduçion a-i elettroliti sòlidi

 

I elettroliti sòlidi an tanti avvantaggi in scî elettroliti liquidi. Pe fâ un exempio, peuan ammermâ a deformaçion di elettrodi durante a carrega e a descarrega, megioando a seguessa. An ascì unn’eccellente stabilitæ, son façili da travaggiâ, e a crescita delitioI dendriti peuan vegnî reduti a-o minimo inte di elettroliti de polimeri sòlidi sensa solvente.

E battëie à iòni de litio che deuvian di elettroliti de polimeri sòlidi peuan prevegnî di problemi de perdia ligæ à di elettroliti liquidi.

I polimeri en façili da travaggiâ e peuan vegnî miniaturizzæ. Apreuvo a-a seu erta plastiçitæ, i polimeri peuan vegnî deuviæ ascì pe creâ de battëie à pellicola sottî. Diverse struttue de battëie peuan vegnî fabricæ pe mezo d’elettroliti polimerichi pe satisfâ diversci requixiti d’applicaçion. Pe de ciù, i elettroliti de polimeri offrivan unna stabilitæ chimica, elettrochimica e termica ciù erta à peto di elettroliti liquidi, con ciù pöche reaçioin segondäie co-i elettrodi e un intervallo de temperatua de fonçionamento ciù largo. A flescibuilitæ di elettroliti polimerichi a peu ammorbidâ i cangi de volumme inti elettrodi durante a carrega e a descharge, stabilizzando a struttua da batteria. De conseguensa, dòppo a commercializzaçion de battëie à iòni liquidi, a tecnologia de battëie à iòni à litio basâ in scî elettroliti polimerichi a se sviluppià a-a spedia e a razzonze unna commercializzaçion de successo.

Gh’é tanti metodi pe clascificâ i elettroliti polimerichi e i standard cangian. A-o momento i elettroliti de polimeri sòlidi se distinguan pe-o ciù in sciâ base da qualitæ de polimero deuviou, comme l’òscido de polietilene à base de polietere (PEO) ciù famoso, coscì comme o metacrilato de polimetil (PMMA) e o poliacrilonitrilo (PAN). Pe commun, i elettroliti polimerichi an da soddisfâ e condiçioin che vëgnan apreuvo pe vegnî deuviæ pratticamente inte battëie à iòni de litio.

Inti scistemi d’elettroliti polimerichi d’ancheu, i polimeri mostran unna cristallinitæ scignificativa à temperatua ambiente, cösa ch’a spiega perché a conduttivitæ di elettroliti polimerichi sòlidi à temperatua ambiente a l’é ben ben ciù bassa che quella di elettroliti liquidi. A ciù parte di cristalli inti polimeri en de sferulite, con de regioin amorfe tra de liatre. Pe commun se pensa che a conduçion di ioin de litio a se verifiche pe-o ciù inte ste regioin amorfe.

De conseguensa, a comprenscion da struttua de fase di polimeri a l’é utile pe studiâ o mecanismo de conduçion di ioin de litio-.

Pe-i scistemi d’elettroliti de polimeri binäi, a struttua de fase a consciste pe-o ciù inte doe qualitæ: regioin cristalliñe e regioin amorfe. A formaçion de regioin cristalliñe a l’é guiddâ cineticamente e direttamente ligâ à de condiçioin e tempo speçifichi de preparaçion. In senso streito, apreuvo a-a presensa de regioin cristalliñe into scistema polimerico e a-a variaçion scignificativa de ste regioin con de condiçioin despæge, o confronto da conduttivitæ de diverse qualitæ d’elettroliti polimerichi o no l’é assæ scientifico. À tutti i mòddi, inte çerte condiçioin, se a crescita de regioin cristalliñe a l’é lenta e a deviaçion inta conduttivitæ iònica a l’é drento de un intervallo ch’o se peu açettâ, se peu açettâ o confronto da conduttivitæ. Pe sta raxon de spesso confrontemmo di exiti despægi.

Dæto che a crescita de sferulite into polimero a depende da-o tempo, a conduttivitæ iònica à de temperatue ciù basse che o ponto de fuxon do polimero a depende ascì da-o tempo. Pe de ciù, a conduttivitæ di ioin de litio di elettroliti polimerichi a l’é ligâ a-o tasso de rescädamento, a-o tasso de refreidamento e a-o tempo de relassamento. Comme exempio, un tempo de relassamento ciù longo o resulta inte unna struttua de cristallo de polimeri ciù completa e unna cristallinitæ ciù erta, ch’a pòrta à unna diminuçion gradduale da conduttivitæ iònica a-o minimo co-o cresce do tempo de relassamento. Do mæximo, un tasso de refreidamento ciù lento o resulta inte unna cristallizzaçion ciù completa e a conduttivitæ iònica correspondente a s’ammermià ascì pöco à pöco fin a-o minimo.

imprendi de ciù

Piggiando comme exempio l’elettrolito polimero sòlido binäio de PEO e LiCIO4, sta struttua a contëgne de struttue de fase multiple. Pe primma cösa, o LiClO4 e o PEO peuan formâ diversci complesci, comme o PEO6, o PEO3, o PEO2-LiCIO4 e o PEO-LiClO4. Tra de questi, quande O:Li=10:1, PEO6-LiCIO4 o peu formâ unn’eutetica con PEO, con un ponto de fuxon de 50 graddi. In azzonta, quande a temperatua a vëgne portâ à 160 graddi , se peu formâ unna grande eutetica. Into proçesso de refreidamento, a grande eutetica a produià træ despæge qualitæ de sferulite: a primma qualitæ a se deslenguâ ciù in çimma di 120 graddi e a l'à un erto contegnuo de sâ; o segondo tipo o se deslenguâ tra 45 e 60 graddi , o l'à un basso contegnuo de sâ, e o se forma a-a lenta; o terso tipo o l’à un ponto de fuxon un pittin ciù basso che o polimero òspite e o se forma ciù a-a spedia. A reçerca e l’analixi suggeriscian che: o primmo tipo de sferulite o l’é probabilemente PEO3-LiCIO4; o segondo tipo o peu ëse unna mescciua de complesci PEO-LiCIO4 e PEO3-LiCIO4; e o terso tipo o corresponde a-o mæximo PEO. Pe de ciù, o contegnuo de sâ de litio e o proçesso de trattamento termico peuan portâ tanto à di cangi strutturali.

I elettroliti polimerichi en unna classe de materiali polimerichi fonçionali con unn’erta conduttivitæ iònica, formæ da de reaçioin de complessaçion tra polimeri e sæ de metallo che deuvian di polimeri comme matrixe. À segonda da matrixe polimerica, i elettroliti polimerichi commun comprendan di elettroliti polimerichi à base de PEO-, di elettroliti polimerichi à base de PVDE-, di elettroliti polimerichi à base de PMMA- e di atri. À differensa di elettroliti inorganichi à stato sòlido, i elettroliti polimerichi en leggi, elastichi e stabili. Comme i elettroliti inorganichi à stato sòlido, i elettroliti polimerichi no conduxan solo che di ioin inte battëie à ioin de litio, ma fonçioñan ascì comme separatoî de battëie. I elettroliti polimerichi an pe-o ciù i seguenti avvantaggi:

I complesci formæ da diverse sæ de litio (compreiso LBF4, LIPF6, LiCFSO4 e LiASF6) con PEO s’assumeggian in sostansa à quelli formæ da LiCIO4, cösa ch’a veu dî che o tipo de sâ de litio o no l’à nisciun impatto diretto in sciô tipo de complesso formou con PEO. Ciù into dettaggio, o LiBF o peu formâ doî complesci con PEO: PEO4{7}}LIBF e PEO,S{17}}LiBF. Quande o rappòrto O/Li o l’é tra 16 e 20, PEO2.5-LIBF4 o peu formâ unn’eutetica con PEO. LPF6 o peu formâ ascì doî complesci con PEO: PEO6-LiPF6 e PEO:-LiPF6. I doî complesci formæ da LiASF6 con PEO s’assumeggian à quelli de LiPF6, ma con di ponti de fuxon relativamente ciù erti. I gren sæ de litio anionichi peuan ascì formâ di complesci co-o PEO, ma a cinetica a l’é ben ben ciù lenta. Pe de ciù, a prescion a l’influisce ascì in sciâ crescita di cristalli inte quarche mesua. A prescion ciù erta a promeuve a crescita da sferulite, a redue a region amorfa e in correspondensa a redue a conduttivitæ di ioin de litio.