Wyścig między elektrolitami polimerowymi a nieorganicznymi elektrolitami siarczkowymi

Elektrolity są kluczowymi składnikami w elektrochemicznych układach magazynujących, które zapewniają mechanizm transportu jonów między katodą a anodą ogniwa.Ponieważ technologie akumulatorów są stale rozwijane, rośnie zapotrzebowanie na bardziej wydajne, niezawodne i przyjazne dla środowiska materiały.Baterie litowo-jonowe półprzewodnikowe (SSLIB) są uważane za systemy magazynowania energii nowej generacji, a elektrolity stałe (SE) są kluczowymi komponentami tych systemów.W porównaniu z ciekłymi elektrolitami, SE są stabilne termicznie (bezpieczniejsze), mniej toksyczne i zapewniają bardziej zwartą (lżejszą) konstrukcję akumulatora.Jednak głównym problemem jest przewodnictwo jonowe, szczególnie w niskich temperaturach.Dotychczas istnieją dwa popularne typy SE: (1) nieorganiczne elektrolity stałe (InSE) oraz (2) elektrolity polimerowe (PE).Wśród InSE, SE oparte na siarczkach zapewniają bardzo wysokie przewodnictwo jonowe (do 10−2 S/cm) i mogą z łatwością konkurować z ciekłymi elektrolitami (LE).Z drugiej strony są znacznie droższe niż LE.PE można wytwarzać przy niższych kosztach niż InSE, ale ich przewodność wciąż nie jest wystarczająca dla wyższych wydajności.W niniejszym artykule dokonano przeglądu najbardziej wydajnych SE i porównano je pod względem ich wydajności i kosztów.Opisano wyzwania związane z obecnymi, najnowocześniejszymi elektrolitami i ich potencjałami redukcji kosztów.

przedstawiamy mocne powody dla elektrolitów stałych na bazie siarczków/fosforek w porównaniu z elektrolitami tlenkowymi/fosforanowymi.Oprócz innych mają one wyższą przewodność, wykonalne opcje obsługi reakcji ubocznych podczas produkcji w warunkach otoczenia oraz właściwości mechaniczne, takie jak ciągliwość.Wreszcie, wydaje się rozsądne i wykonalne połączenie stałych elektrolitów na bazie siarczków/fosforek z elektrolitami polimerowymi jako klejem pomiędzy ziarnami.To podejście może zapewnić doskonałe rozwiązania dla skutecznego tłumienia Li-dendrytów w mocno skompresowanych foliach, a także prostą i skuteczną adaptację stałych elektrolitów do konwencjonalnej produkcji Li-Ion, szczególnie jeśli to podejście jest połączone z tworzeniem metalicznej anody Li in situ po pierwszy ładunek na etapie formowania.