Lİ-İON PİL İÇİN MÜKEMMEL BAĞLAYICI OLARAK POLİ

Lityum iyon pillerin elektrotları için uygun bir bağlayıcıya sahip olması esastır.

Aslında, elektrotlar için kullanılacak önemli gereksinimler olarak bağlayıcıların yeterli dayanıklılığa ve uzun bir ömre sahip olması gerekir. Temel olarak, lityum iyon pillerin mükemmel performans gösterebilmesi için bağlayıcıların elektrokimyasal olarak kararlı ve kimyasal olarak inert olması gerekir. Ayrıca, PTFE yoğunlaştırılmış sıvı bağlayıcılar, elektrotların yüzeyinde daha az miktarda kullanılmasıyla en iyi performansı gösterir.

Giriş

Lityum iyon pillerdeki elektrot kaplamalarındaki uygulamalar için en yaygın bağlayıcılar arasında, politetrafloroetilen yoğunlaştırılmış sıvı bağlayıcı, bağlayıcı madde olarak kullanıldığında umut verici sonuçlar göstermiştir. Sentetik bir floropolimer olarak PTFE, karbon ve flor atomlarından oluşan yüksek bir moleküler ağırlığa sahiptir ve hidrofobik bir malzeme olarak sıralanır, bu da onu suya yerleştirildiğinde veya sulu çözeltilerle temas ettiğinde daha spesifik olarak florun yüksek elektronegatifliğinden gelen Londra kuvvetleri nedeniyle inert ve çekici hale getirmez.

Politetrafloroetilenin Bağlanma Özellikleri

Teknik olarak konuşursak, PTFE bağlayıcılar, kısmen lityum iyon pillerde kullanılan arzu edilen kimyasal stabiliteyi gösteren CF2-CF2 birimleri içerir. PTFE yoğunlaştırılmış sıvı bağlayıcı ise, suyun çözücü olarak kullanıldığı atmosferde zararlı ve sağlık tehdidi olmayan, tehlikeli etkisi olmayan çevre dostu bir madde olarak bilinir. PTFE’nin bir diğer avantajı, ısı ve ışık ve soğuk direncine ek olarak mükemmel kimyasal direncidir. PTFE ayrıca, aşırı hava koşullarında mükemmel performansla ultraviyole radyasyona karşı direncin yanı sıra arzu edilen yangına dayanıklılık ve daha düşük su emilimi sağlar.

Politetrafloroetilen (PTFE)

Politetrafloroetilen, başlangıçta 1930’larda Teflon markasıyla keşfedilen birçok uygulamaya sahip sentetik bir tetrafloroetilen floropolimeridir. PTFE, suyun veya su içeren herhangi bir maddenin etkileşime girebileceği hidrofobik bir davranışa sahip temel olarak karbon ve flordan oluşan yüksek molekül ağırlıklı bir florokarbon katısıdır. Florokarbonların, katılar arasında düşük kohezyon fraksiyonuna sahip florun pratik olarak yüksek elektronegatifliği nedeniyle gelişmiş Londra dağılım kuvvetleri gösterdiği görülmüştür. PTFE’nin kaplama olarak geniş uygulamaları vardır reaktif olmayan bir madde olarak tavaları ve diğer pişirme kaplarını pişirmek için. PTFE’nin inert doğası, kısmen güçlü karbon ve florür bağlarından kaynaklanmaktadır, bu da onu reaktif ve aşındırıcı kimyasallar için kapları ve boruları kaplamak için nitelikli bir ajan haline getirmektedir. PTFE yağlayıcı olarak kullanıldığında, makinelerin sürtünmesini, enerji tüketimini ve yüzeylerdeki aşınmayı azaltır. Greft materyali ve cerrahi müdahaleler olarak da yaygın uygulamaları vardır. PTFE, bakteri ve mikroplara yapışmak ve hastane kaynaklı enfeksiyonları durdurmak için kateter gibi tıbbi cihazlarda sıklıkla kullanılmaktadır.

PTFE, yoğunluğu metreküp başına yaklaşık 2.200 kilogram olan oda sıcaklığında beyaz katı bir malzeme gibi görünen termoplastik bir polimerdir. Araştırmaya dayanarak, yaklaşık -268°C’lik daha düşük sıcaklıklarda yüksek kendi kendine yağlama, mukavemet ve tokluğu koruyabilen yaklaşık 600 Kelvin’lik bir erime noktasına sahiptir.Yaklaşık 194 Kelvin’lik sıcaklıklarda PTFE mükemmel esneklik gösterir. Kimyasallara karşı etkisizliği açısından, PTFE’nin kimyasal karbon-flor bağlarının, daha yüksek sıcaklıklarda alkali metaller gibi oldukça reaktif metallerin yanı sıra magnezyum ve alüminyum gibi metallerin yanı sıra bazı florlama maddeleri, yani Kobalt florür ve Ksenon diflorürden etkilendiğine dikkat edilmelidir. PTFE’nin özellikleriyle ilgili bir diğer önemli nokta, 650°C’nin üzerindeki sıcaklıklarda depolimerizasyona maruz kalmasıdır.

Li-İon Piller

Lityum piller, taşınabilir iletişim cihazlarının yanı sıra mobil elektronik cihazlar için ana güç kaynağı veya yedek güç kaynağı olarak kabul edilir. Lityum piller, dikkate değer elektromotor kuvvetleri ve yüksek enerji yoğunluğu nedeniyle endüstriyel ve bilimsel sektörlerde giderek daha fazla dikkat çekmektedir. Son zamanlarda, elektrot malzemelerinin yeni yapılarını tasarlamak ve daha önce hiç görülmemiş pil bağlayıcıları geliştirmek için çok sayıda araştırma yapılmıştır, böylece daha yüksek enerji yoğunluğuna olan talep azaltılır ve pillerin çevrim özellikleri karşılanır. Aslında, sulu bağlayıcıların, çevre dostu lityum iyon piller ve güvenlik için ideal bağlayıcılar olarak ortaya çıkmalarını sağlamak için dağıtıcı olarak suyla birlikte daha düşük maliyetli, pil güvenliği ve kullanım kolaylığı ekosistemi dahil olmak üzere daha fazla avantaj ve avantaja sahip olduklarını göstermiştir.1

Li-İon Piller için Poli (tetrafloroetilen) Kaplamaya Dayalı Kendiliğinden Bağlanan Kompozit Ayırıcı

Yeni yayınlanan bir çalışma, politetrafloroetilen PTFE kaplama katmanlarından oluşan yeni bir kompozit ayırıcının ve yüksek performanslı Lityum iyon piller tasarlamak için geliştirilen ticari polietilen ayırıcının uygulanmasını önermektedir. Bu kompozit ayırıcı, üç katmandan oluşan kendi kendine bağlanan bir PTFE/PE/PTFE yapısı elde etmek için bir PE ayırıcının PTFE içeren bir süspansiyona daldırılmasıyla üretilir. Bunda, hazırlandığı haliyle kompozit ayırıcı, elektrolit afinitesini arttırmak için hidrojen peroksit ve sülfürik asit çözeltisi ile daha da modifiye edilir. Elde edilen sonuçlara dayanarak, yakın paketlenmiş PTFE parçacıklarından yapılan kaplama tabakası, oldukça arzu edilen elektrolit ıslanabilirlik özelliğine sahip, oldukça sıralı bir nano gözenekli yapıya sahiptir. Bu, kompozit ayırıcının iyonik iletkenliğini büyük ölçüde arttırır, bu da tek başına polietilen ayırıcıya kıyasla arzu edilen termal stabiliteyi gösterir ve seramiklerle kaplanmış ticari ayırıcıların termal direnç derecesine ulaşır. LiFePO4 katot ve lityum anottan oluşan CR2032 tipi ünite yarım hücreleri, karbon oranı ve döngü performansları değerlendirmelerden sonra umut verici sonuçlar veren PTFE bazlı ayırıcılar kullanılarak monte edilir. Kompozit ayırıcıya dayanan birleştirilmiş hücrelerin, yalnızca polietilen ayırıcı ile daha iyi bir Karbon oranı kabiliyeti ve döngüsel kapasite tutma özelliğini benimsediğini göstermektedir. Kompozit ayırıcının, yüksek performanslı şarj edilebilir Lityum iyon pillerde kaplama amacıyla potansiyel bir aday olarak kullanılabileceğinden bahsetmek ilginçtir.2

Sonuç

Lityum iyon piller, elektrikli araçlar, elektrikli el aletleri ve elektronik cihazlar dahil olmak üzere güç kaynağı alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu noktaya kadar, yüksek güçlü ve yüksek oranlı pillere olan artan ve artan talebe dikkat çekmek için farklı türde yüksek performanslı katot ve anot malzemeleri kullanılmıştır. Ayırıcılar ve kaplamalar, elektronik ürünlerin, özellikle lityum iyon pillerin, süper kapasitörlerin vb.Performansını iyileştirmek için çok önemlidir. Polipropilen ve polietilen, lityum iyon pillerin kritik bileşenlerini oluşturur, ancak zayıf ıslanabilirlik ve termal stabiliteye sahiptir ve olağandışı ısı üretimi olasılığı olduğunda Lityum iyon pillerin güvenliği konusunda ciddi endişelere neden olur. Bu arızalar, PTFE’nin Li-ion pillerde Yoğunlaştırılmış bir sıvı bağlayıcı olarak kullanılmasına büyük ölçüde katkıda bulunur.