مروری بر انواع الکترولیت های جامد در باتری های یون لیتیومی حالت جامد

استفاده از الکترولیت جامد به دلیل چالش های الکترولیت مایع آلی که مهم ترین آن عدم ایمنی و امکان اشتعال است، بسیار مورد توجه قرار گرفته است.از این رو در این مقاله به تفصیل به بررسی انواع الکترولیت جامد، مزایا و چالش های این نوع الکترولیت پرداخته شده است. الکترولیت جامد در باتری یون لیتیومی حالت جامد از مزایایی همچون پایداری حرارتی و پایداری الکتروشیمیایی حدود V۶-۵/۴ برخوردار است که منجر به دوام و ایمنی بالا می شود. همچنین استحکام مکانیکی بالای الکترولیت جامد باعث جلوگیری از رشد زائده ها و افزایش چگالی انرژی و ایمنی می شود. انواع الکترولیت جامد دو دسته معدنی و پلیمری است که مزایا و چالش های هرکدام در این مقاله شرح داده شده است. الکترولیت های معدنی شامل الکترولیت های اکسیدی و سولفیدی می شوند. از مهم ترین الکترولیت های اکسیدی می توان به گارنت، پروسکایت و لیسیکون اشاره کرد. الکترولیت های سولفیدی که ساختاری شبیه به لیسیکون ها دارند به سه دسته شیشه، شیشه/سرامیک و سرامیک دسته بندی می شوند. هدایت یونی برخی الکترولیت های معدنی بسیار نزدیک به هدایت یونی الکترولیت مایع در حدود S cm−۱ ۳-۱۰ است، اما حساسیت زیاد به هوا و رطوبت و مقاومت زیاد بین الکترولیت و الکترود مانع تجاری سازی آن ها شده است. در مقابل الکترولیت جامد پلیمری از قابلیت شکل دهی و ساخت آسانی برخوردار است. از طرفی رسانایی یونی پایین الکترولیت جامد پلیمری حدود S cm−۱ ۸-۱۰ -۶-۱۰در دمای اتاق، چالش برانگیز است. در این مقاله، به منظور رفع چالش رسانایی یونی پایین این الکترولیت ، روش هایی همچون افزودن نانوذره، ایجاد اتصال عرضی و کوپلیمریزاسیون توضیح داده شده است. همچنین در این مقاله جهت غلبه بر چالش مقاومت بین الکترولیت معدنی و الکترود، به دلیل تماس بهتر بین الکترولیت پلیمری و الکترود، به بررسی ترکیب پلیمر و الکترولیت معدنی پرداخته شده است. به دلیل چالش های الکترولیت مایع و کاربرد گسترده باتری یون لیتیومی، ضروری است تا چالش های الکترولیت جامد برطرف شده تا جایگزین الکترولیت مایع گردد.

Keywords:

الکترولیت پلیمری , باتری یون لیتیوم , باتری حالت جامد , الکترولیت جامد پلیمری