Théorie de la batterie au lithium polymère

Théorie de la batterie au lithium polymère

2023-5-12

Il existe deux technologies disponibles dans le commerce sur le marché, collectivement appelées polymères lithium-ion (où « polymère » représente « polymère d'isolation électrolytique »).

La batterie se compose des éléments suivants :

Électrode positive : dioxyde de lithium-cobalt LiCoO2 ou dioxyde de manganèse tétraoxyde de lithium LiMn2O4

Diaphragme : polymère électrolytique conducteur (tel que le polyéthylène glycol, PEO)

Électrode négative : composé (chimique) de lithium ou de carbone de lithium

Réaction typique : (décharge)

Électrode négative : (Carbon Lix) → C+xLi+xe

Diaphragme : Li conducteur

Électrode positive : Li1 − xCoO2+xLi+xe → LiCoO2

Réaction totale : (carbone xLi+xe)+Li1-xCoO2 → LiCoO2+carbone

Les polymères électrolytes/membranes peuvent être des polymères solides, tels que le polyéthylène glycol (PEO), l'hexafluorure de lithium et de potassium (LiPF6) ou d'autres sels conducteurs avec de la silice ou d'autres matériaux de remplissage qui améliorent les propriétés mécaniques (de telles méthodes n'ont pas encore été commercialisées). Conformément aux exigences de sécurité, la plupart des batteries utilisent du lithium intégré au carbone comme électrode négative, à l'exception de certains fabricants tels qu'Avestor (après fusion avec Battscap) qui utilisent du lithium métallique comme électrode négative (appelées batteries lithium métal polymère).

Les deux batteries commerciales sont polymérisées avec du fluorure de polyvinylidène (PVdF) en enrobant des solvants colloïdaux et des sels tels que le carbonate d'éthylène (EC)/carbonate de diméthyle (DMC)/carbonate de diéthyle (DEC). La différence réside dans l'utilisation d'oxyde de lithium et de manganèse (LiMn2O4) comme électrode positive (technologie Bellcore/Telcordia) ; La méthode traditionnelle consiste à utiliser de l'oxyde de cobalt et de lithium (LiCoO2).

Bien qu’ils ne soient pas encore largement disponibles dans le commerce, il existe d’autres types de batteries au lithium polymère qui utilisent également des polymères comme électrodes positives. Par exemple, Moltech développe des électrodes positives constituées de plastiques conducteurs et de composés de carbone-soufre. Cependant, à partir de 2005, cette technologie semblait avoir des problèmes d'auto-libération et les coûts de production étaient également trop élevés.

D'autres méthodes incluent l'utilisation de composés organiques contenant du soufre et de polymères conducteurs comme électrodes positives, telles que la polyaniline. Ce procédé permet d'obtenir une bonne capacité de décharge élevée, notamment une faible résistance interne et une capacité de décharge élevée, mais il existe des problèmes liés à des temps de cycle insuffisants et à un coût élevé.