Glauben Sie, dass Lithium-Ionen-Batterien auch 3D-Gyroid-Struktur sein können? und in dieser Struktur, Poly (3,4-ethylendioxythiophen) (Pedot) leistet einen großen Beitrag zur Leitfähigkeit der positiven Elektrode.

Die Grundstruktur herkömmlicher Lithium-Ionen-Batterien ist eine zweidimensionale Struktur, die aus positiven und negativen Elektroden mit zweidimensionaler Struktur und einer Membran besteht. der Anteil an nicht aktiven Substanzen in dieser Struktur ist hoch, was die spezifische Energie der Batterie reduziert; Zwischen der positiven und der negativen Elektrode der Batterie und dem Separator befindet sich eine große Menge an Hohlräumen, und der Innenraum wird verschwendet, was zu einer Verringerung der Volumenenergiedichte führt.

Werfen wir einen Blick auf die Struktur der Lithium-Ionen-Batterie.

Das Anodenmaterial - gyriodial mesoporous carbon (gdmc) - hat ein niedriges Lithium-Insertionspotential, eine gute Leitfähigkeit und eine große Anzahl von kontinuierlichen, gleichmäßig verteilten Mikroporen. es kann durch Polymerpyrolyse erhalten werden. das von Werner et al. ist mit Mikroporen in einem Durchmesser von etwa 40 nm bedeckt, die Porosität beträgt 63%, die Dicke der Kohlenstoffwand beträgt etwa 15 nm und die spezifische Kapazität beträgt etwa 220 mah / g.

der Festelektrolyt - Polymerelektrolyt, der viele Vorteile wie hohe Sicherheit, mechanische Flexibilität, Viskoelastizität und Filmbildung aufweist. Es gilt als einer der vielversprechendsten Elektrolyte für Energiespeicher der nächsten Generation. Werner et al. verwendete Elektropolymerisation, um eine ppo (Polyphenylenether) -Polymerelektrolytschicht in einer Dicke von weniger als 10 nm auf der Oberfläche der gdmc-negativen Elektrode gleichmäßig zu erzeugen. die positive Elektrode wird dann in die mit ppo beschichteten Poren der negativen Elektrode injiziert.

Kathodenmaterial - Schwefel (e). unter Berücksichtigung des elektrochemischen Fensters des Polymerelektrolyten und des Durchmessers der Mikroporen in der negativen Elektrode, haben Werner et al. wählte Schwefel als das positive Elektrodenmaterial für die Batterie. und durch Einspritzen von 3,4-Ethylendioxythiophen-Monomer (Edot) in die Elektrode, die in-situ in PEDOT polymerisiert ist ( cas 126213-51-2 ) Polymermaterial mit guter Leitfähigkeit, um das Problem der Leitung für die s-positive Elektrode zu lösen. pedot ist eine Art von leitfähigem Polymermaterial und wurde weitverbreitet auf dem Gebiet von Festelektrolytkondensatoren, antistatischen Beschichtungen, photovoltaischen Zellen, organischen Elektrolumineszenzvorrichtungen und so weiter verwendet. Nach dem Einbringen von Lithium ist die 3D-Struktur der Lithium-Ionen-Batterie endlich fertiggestellt.

Die 3D-Lithium-Ionen-Batterie nutzt die einzigartige 3d-Gyroidstruktur des Materials, um eine einzigartige dreidimensionale Struktur zu bilden, in der die positive Elektrode, die negative Elektrode und der Membranstromkollektor zusammengemischt werden, was den Platzverschleiß in der Batterie erheblich reduziert verbessert die Gewichtsenergiedichte und die Volumenenergiedichte der Lithium-Ionen-Batterie. Obwohl es immer noch viele Probleme gibt, wird erwartet, dass es in der Zukunft die Designtrends der nächsten Generation von Lithium-Ionen-Batterie-Strukturen anführen wird.

Referenz

[1] j. G. werner, g. G. Rodriguez-Calero, h. d. abruñ, et al. Blockcopolymer-abgeleitete 3-d interpenetrierende multifunktionelle Gyroid-Nanohybride zur Speicherung elektrischer Energie. Energie Umwelt. sci., 2018,111, 1261-1270.