ข่าว บริษัท เกี่ยวกับ ญี่ปุ่นพัฒนาอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งโพลีเมอร์ใหม่สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Tohoku ในญี่ปุ่นได้พัฒนาพอลิเมอร์โซลิดสเตตอิเล็กโทรไลต์สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ปลอดภัยกว่าอิเล็กโทรไลต์ที่ใช้กันทั่วไปในขณะที่ยังคงความนำไฟฟ้าของอุปกรณ์

ในบทความที่ตีพิมพ์ในวารสาร iScience นักวิทยาศาสตร์ได้อธิบายว่าเอทิลีนคาร์บอเนตเหลว (EC, Ethylene Carbonate) และเจลของสารนี้ได้รับเลือกให้เป็นอิเล็กโทรไลต์ลิเธียมไอออนเนื่องจากความต้านทานแรงดันไฟฟ้าและการนำไอออนิกอย่างไรก็ตาม วัสดุเหล่านี้ไวไฟสูงมาก

และอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งของโพลีเมอร์ถือว่าปลอดภัยกว่าอิเล็กโทรไลต์ ECสารต่างๆ เช่น โพลีเอทิลีนไกลคอล (PEG, PolyEthylene Glycol) ได้รับการเสนอให้เป็นอิเล็กโทรไลต์ลิเธียมไอออนที่ทนต่อแรงกระแทกอย่างไรก็ตาม อิเล็กโทรไลต์โพลีเมอร์ที่ใช้ PEG จะตกผลึกที่อุณหภูมิห้อง ส่งผลให้ค่าการนำไฟฟ้า Li-ion ลดลงอย่างมากเป็น 10-6 S/cm ที่อุณหภูมิห้อง

เพื่อแก้ปัญหานี้ ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยนอร์ทอีสเทิร์นได้พัฒนาอิเล็กโทรไลต์แบบโซลิดสเตตโพลีเมอร์ตัวใหม่ที่รวมเมมเบรนโพลีเมอร์ที่มีรูพรุนเข้ากับรูพรุนหลายไมโครมิเตอร์กับอิเล็กโทรไลต์โพลีเมอร์ที่ใช้ PEG แบบโฟโตครอสลิงค์ได้

อิเล็กโทรไลต์โพลีเมอร์ที่เป็นของแข็งนี้มีหน้าต่างที่มีศักยภาพกว้าง (4.7V) และค่าการนำไฟฟ้าลิเธียมไอออนสูงที่ 10-4 วินาที/ซม. เทียบได้กับอิเล็กโทรไลต์เหลวและสามารถตอบสนองความต้องการในทางปฏิบัติจำนวนการย้ายถิ่นของลิเธียมไอออนก็สูงเช่นกัน (0.39)

เนื่องจากหลักการของการแพร่กระจายตามธรรมชาติ ทิศทางของการขนส่งลิเธียมไอออนในอิเล็กโทรไลต์จึงไม่คงที่ระยะห่างของการเคลื่อนที่มีหลาย µm ถึง 10 µm และไม่ได้เคลื่อนที่เป็นเส้นตรงระหว่างอิเล็กโทรดเสมอไป ซึ่งเป็นหนึ่งในสาเหตุของการสลายตัวของการนำไอออนิกแต่ผลการศึกษาใหม่แสดงให้เห็นว่าเมื่ออิเล็กโทรไลต์โพลีเมอร์ที่เป็นของแข็งที่ใช้ PEG แบบ photocrosslinkable ถูกรวมเข้ากับเมมเบรนที่มีรูพรุนขนาดไมครอน ประสิทธิภาพจะดีขึ้นอย่างมาก

ตามที่นักวิจัยกล่าวว่าอิเล็กโทรไลต์สถานะของแข็งของพอลิเมอร์ไม่เพียง แต่ทำงานได้ดี แต่ยังป้องกันการก่อตัวของลิเธียมเดนไดรต์ที่ทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรได้อย่างมีประสิทธิภาพ