Къатты электролитлернинъ сувлу электролитлерден чокъ имтиязлары бар. Меселя, олар зарядлав ве разрядлав вакътында электродларнынъ деформациясыны енгиллештире, хавфсызлыкъны юксельте билелер. Оларнынъ да мукеммель тургъунлыгъы бар, оларны ишлемек къолай, осьмеси исе 1990 с.литийдендритлерни иритиджи-сербест къатты полимер электролитлерде энъ эксик дереджеге еткизмек мумкюн.
Полимер электролитлер узериндеки араштырмалар 1973 сенеси башланды, о вакъытта Фентон ве башкъ. сиркели маденлернен полиэтилен оксид (ПЭО) комплекслери ионларны кечире биледжегини тапты. О вакъыттан берли полимер электролитлер буюк дикъкъат джельп этелер.
1978 сенеси доктор Арманд ПЭО-эсасында къатты-ал полимер электролитлери батареялар ичюн электролитлер оларакъ къулланыла биледжегини тахмин этти.
Сонъки эки онйыллыкъ девамында араштырмаджылар батареядаки ион кечирюв механизмини ве электролит-электрод сынъырынынъ физико-химиявий хусусиетлерини огренмек ичюн буюк кучь сарф эттилер ве яхшы илерилевлер косьтердилер.
Къатты полимер электролитлерни къуллангъан литий-ион батареялары сувлу электролитлернен багълы акъызма проблемаларынынъ огюне кече билелер.
Полимерлерни ишлемек къолай ве оларны миниатюрлаштырмакъ мумкюн. Полимерлернинъ юксек пластичлиги себебинден олардан индже-пленкалы батареялар да япмакъ мумкюн. Чешит къулланув талапларыны ерине кетирмек ичюн полимер электролитлер ярдымынен батареяларнынъ чешит конструкцияларыны япмакъ мумкюн. Бундан да гъайры, полимер электролитлер сувлу электролитлерге коре химиявий, электрохимик ве термик джеэттен зияде тургъунлыкъны теклиф этелер, электродларнен ян реакциялар аз ве иш арарети диапазоны кениш ола. Полимер электролитлернинъ эгильмелилиги заряд ве разряд вакътында электродлардаки колем денъишмелерини буферлеп, батареянынъ къурулышыны тургъунлаштыра биле. Демек, сувлу-ион батареялары тиджаретке чыкъарылгъан сонъ, полимер электролитлер эсасында литий-ион батареялары технологиясы тез инкишаф этеджек ве мувафакъиетли тиджаретке иришеджек.
Полимер электролитлерни тасниф этмек ичюн чокъ усуллар бар, стандартлар да чешиттир. Шимдики вакъытта къатты полимер электролитлери эсасен къулланылгъан полимернинъ чешитине коре айырылалар, меселя, энъ белли полиэфир-эсасында полиэтилен оксид (ПЭО), эм де полиметилметакрилат (ПММА) ве полиакрилонитрил (ПАН). Умумен алгъанда, полимер электролитлер литий-ион батареяларында амелий къулланмакъ ичюн ашагъыдаки шартларгъа джевап бермек кереклер.
Юксек ион кечиримлилиги .
Эсас литий-ион кочюрильме ракъамы
Яхшы механик къавийлик .
Кенъ электрохимик пенджере .
Химиявий ве термик джеэттен мукеммель тургъунлыкъ .
Шимдики полимер электролит системаларында полимерлер ода араретинде эмиетли кристалллыкъ косьтере, бу исе ода араретинде къатты полимер электролитлернинъ кечиримлилиги сувлу электролитлернинъ кечиримлилигинден чокъ алчакъ олгъаныны анълата. Полимерлердеки кристаллларнынъ чокъусы сферулитлер олып, оларнынъ арасында аморф ерлер бар. Умумен, литий-ион кечирювлери биринджи невбетте бу аморф регионларда ола, деп саялар.
Шунынъ ичюн полимерлернинъ фазалы къурулышыны анъламакъ литий-ион кечирюв механизмини огренмек ичюн файдалыдыр.
Экилик полимер электролит системалары ичюн фаза къурулышы эсасен эки чешиттен ибарет: кристалл регионлар ве аморф регионлар. Кристалл регионларнынъ пейда олувы кинетик джеэттен идаре этиле ве догърудан-догъру белли бир азырлав шараитлери ве вакъытнен багълыдыр. Къатты шекильде айткъанда, полимер системасында кристалл регионларнынъ олмасы ве бу регионларнынъ чешит шараитлернен эмиетли денъишмелери себебинден, полимер электролитлернинъ чешит тюрлерининъ кечиримлилигини тенъештирмек пек ильмий дегиль. Лякин белли бир шараитлерде кристалл регионларнынъ осьмеси яваш олса ве ион кечиримлилигиндеки сапма къабул этильген диапазонда олса, кечиримлиликни тенъештирмек къабул этильгендир. Шунынъ ичюн биз чешит нетиджелерни сыкъ-сыкъ тенъештиремиз.
Полимерде сферулитлернинъ осьмеси вакъыткъа-багълы олгъанындан, полимернинъ ириюв нокътасындан ашагъы араретлерде ион кечиримлилиги де вакъыткъа-багълыдыр. Бундан да гъайры, полимер электролитлернинъ литий-ион кечиримлилиги къыздырув тезлиги, сувутув тезлиги ве раатланув вакътынен багълыдыр. Меселя, узунджа раатланув вакъты полимернинъ кристалл къурулышыны даа толу ве юксек кристалликке кетире, бу исе раатланув вакъты арткъан сайын ион кечиримлилигининъ яваш-яваш минимумгъадже эксильмесине кетире. Айны шекильде, яваш сувутув тезлиги даа толу кристалллашувгъа кетире, уйгъун ион кечиримлилиги де яваш-яваш минимумгъадже эксиледжек.
ПЭО ве LiCIO4 экилик къатты полимер электролитини мисаль оларакъ алсакъ, бу къурулышта чокъ фазлы къурулышлар бар. Биринджиден, LiClO4 ве ПЭО чешит комплекслерни, шу джумледен ПЭО6-LiCIO4, ПЭО3-LiCIO4, ПЭО2-LiCIO4 ве ПЭО-LiClO4 мейдангъа кетире билелер. Оларнынъ арасында O:Li=10:1 олгъанда, PEO6-LiCIO4 PEO иле эвтектика мейдангъа кетире биле, ириюв нокътасы 50 градус . Бундан да гъайры, араретни 160 градускъадже котергенде, буюк эвтектика пейда ола биле. Сувутув джерьянында буюк эвтектика учь чешит сферулит чыкъараджакъ: биринджи чешити 120 градустан зияде ирие ве туз микъдары юксектир; экинджи чешити 45 — 60 градус арасында ирие , туз микъдары аз, яваш-яваш шекиллене; учюнджи чешитининъ ириюв нокътасы эв саиби полимерден бираз алчакъ олып, тездже шекиллене. Тедкъикъат ве талиль бойле фикирге кетире: сферулитнинъ биринджи чешити, буюк ихтималнен, PEO3-LiCIO4; экинджи чешити ПЭО-LiCIO4 ве ПЭО3-LiCIO4 комплекслерининъ къарышыгъы ола биле; ве учюнджи чешит ПЭОнынъ озюне келише. Бундан да гъайры, литий тузынынъ микъдары ве иссилик ишлев джерьяны эм къурулыш денъишмелерине кетире биле.
Полимер электролитлери — матрица оларакъ полимерлерни къулланып, полимерлер ве маден тузлары арасындаки комплекслешюв реакциялары ярдымынен пейда олгъан, юксек ион кечиримлилиги олгъан функциональ полимер материаллар сыныфыдыр. Полимер матрицасына коре, умумий полимер электролитлерге ПЭО- эсасында полимер электролитлери, ПВДЭ- эсасында полимер электролитлери, ПММА- эсасында полимер электролитлери ве дигерлери кире. Органик олмагъан къатты-ал электролитлеринден фаркълы оларакъ, полимер электролитлер енгиль, эластик ве тургъундырлар. Органик олмагъан къатты-ал электролитлери киби, полимер электролитлер де литий-ион батареяларында тек ионлар кечирмейлер, амма батареяларны айыргъан вазифени де беджерелер. Полимер электролитлернинъ эсасен бойле имтиязлары бар:
О, литий-ион батареяларында литий дендритининъ пейда олув меселесини семерели чезе биле .
О, литий-ион батареяларыны зарядлав ве бошатувы джерьянындаки деформациягъа яхшы уйгъунлаша биле .
О, литий-ион батареяларында электролит ве электрод материаллары арасындаки химиявий реакцияны эксильте я да атта ёкъ эте биле .
О, юксек хавфсызлыкъ перформансына малик .
ПЭО иле чешит литий тузлары (оларнынъ арасында LBF4, LIPF6, LiCFSO4, LiASF6) иле пейда олгъан комплекслер эсас оларакъ LiCIO4 иле пейда олгъан комплекслерге бенъзейлер, яни литий тузынынъ чешити ПЭО иле пейда олгъан комплекснинъ чешитине догърудан-догъру тесир этмей. Хусусан, LiBF ПЭО иле эки комплекс мейдангъа кетире биле: ПЭО4-LIBF ве PEO,S-LiBF. О/Ли нисбети 16 ве 20 арасында олгъанда, ПЭО2.5-LIBF4 ПЭО иле эвтектика мейдангъа кетире биле. ЛПФ6 да ПЭО иле эки комплекс мейдангъа кетире биле: ПЭО6-ЛипФ6 ве ПЭО:-ЛипФ6. LiASF6 тарафындан ПЭО иле мейдангъа кельген эки комплекс LiPF6 комплексине бенъзей, амма ириюв нокъталары нисбетен юксектир. Буюк анионлы литий тузлары да ПЭО иле комплекслер мейдангъа кетире билелер, лякин кинетикасы чокъ яваш ола. Бундан да гъайры, басым кристаллнынъ осьмесине де белли бир дереджеде тесир эте. Юксек басым сферулитнинъ осьмесине ярдым эте, аморф регионны эксильте ве бунъа коре литий-ион кечиримлилигини эксильте.