Enyanjula ku Busannyalazo Obukalu

 

Ebisannyalazo ebikalu birina ebirungi bingi ku masanyalaze ag’amazzi. Okugeza, zisobola okukendeeza ku kukyukakyuka kw’obusannyalazo mu kiseera ky’okucaajinga n’okufulumya, okutumbula obukuumi. Era zirina okutebenkera okulungi ennyo, nnyangu okulongoosa, n’okukula kwa...lithiumdendrites zisobola okukendeezebwa mu solvent-free solid polymer electrolytes.

Battery za lithium-ion ezikozesa obusannyalazo bwa polimeeri obugumu zisobola okuziyiza obuzibu bw’okukulukuta obukwatagana n’obusannyalazo obw’amazzi.

Polymers nnyangu okulongoosa era zisobola okukolebwa mu ngeri entonotono. Olw’obuveera bwazo obw’amaanyi, polimeeri era zisobola okukozesebwa okukola bbaatule za firimu ennyimpi-. Ensengekera za bbaatule ez’enjawulo zisobola okukolebwa nga tukozesa obusannyalazo bwa polimeeri okusobola okutuukiriza ebyetaago eby’enjawulo eby’okukozesa. Ekirala, obusannyalazo bwa polimeeri buwa obutebenkevu obw’amaanyi obw’eddagala, ebyuma, n’ebbugumu bw’ogeraageranya n’obusannyalazo obw’amazzi, nga bulina enkolagana ntono ey’ebbali n’obusannyalazo n’ebbugumu erigazi erikola. Obugonvu bw’obusannyalazo bwa polimeeri busobola okuziyiza enkyukakyuka mu bunene mu busannyalazo mu kiseera ky’okucaajinga n’okufulumya, ne kitebenkeza ensengekera ya bbaatule. N’olwekyo, oluvannyuma lw’okutunda bbaatule za liquid-ion, tekinologiya wa bbaatule za lithium-ion eyeesigamiziddwa ku polimeeri electrolytes ajja kukulaakulana mangu era atuuke ku kutunda obulungi.

Waliwo enkola nnyingi ez’okugabanyamu obusannyalazo bwa polimeeri, era emitendera gyawukana. Mu kiseera kino, obusannyalazo bwa polimeeri obugumu businga kwawulwa okusinziira ku kika kya polimeeri ekozesebwa, gamba nga polyether-based polyethylene oxide (PEO) esinga okumanyika, awamu ne polymethyl methacrylate (PMMA) ne polyacrylonitrile (PAN). Okutwaliza awamu, obusannyalazo bwa polimeeri bwetaaga okutuukiriza embeera zino wammanga okusobola okukozesebwa mu nkola mu bbaatule za lithium-ion.

Mu nkola z’obusannyalazo bwa polimeeri eziriwo kati, polimeeri ziraga obuziba obw’amaanyi ku bbugumu erya bulijjo, ekinnyonnyola lwaki obutambuzi bw’obusannyalazo bwa polimeeri obugumu ku bbugumu erya bulijjo buba wansi nnyo okusinga obw’obusannyalazo obw’amazzi. Kiristaalo ezisinga obungi mu polimeeri za spherulites, nga wakati wazo waliwo ebitundu ebitali bya kifaananyi. Okutwalira awamu kirowoozebwa nti okutambuza kwa lithium-ion okusinga kubaawo mu bitundu bino ebitali bya kifaananyi.

N’olwekyo, okutegeera ensengekera ya phase ya polimeeri kiyamba mu kusoma enkola y’okutambuza lithium-ion.

Ku nkola za binary polymer electrolyte, ensengekera ya phase okusinga erimu ebika bibiri: ebitundu bya kirisitaalo n’ebitundu ebitali bya kifaananyi. Okutondebwa kw’ebitundu bya kirisitaalo kuvugibwa kinetiki era kukwatagana butereevu n’embeera n’obudde obw’enjawulo obw’okuteekateeka. Mu ngeri enkakali, olw’okubeerawo kw’ebitundu bya kirisitaalo mu nsengekera ya polimeeri, n’enkyukakyuka ennene ey’ebitundu bino ebirina embeera ez’enjawulo, okugeraageranya obutambuzi bw’ebika eby’enjawulo eby’obusannyalazo bwa polimeeri si kya ssaayansi nnyo. Naye mu mbeera ezimu, singa okukula kw’ebitundu bya kirisitaalo kuba kwa mpola ate ng’okukyama mu butambuzi bwa ion kuli mu bbanga erikkirizibwa, okugeraageranya obutambuzi kikkirizibwa. Eno y’ensonga lwaki tutera okugeraageranya ebivaamu eby’enjawulo.

Okuva okukula kwa spherulites mu polimeeri bwe kwesigamye ku kiseera-, obutambuzi bwa ayoni ku bbugumu eri wansi w’ekifo ekisaanuuka kya polimeeri nakyo kisinziira ku kiseera-. Ekirala, obutambuzi bwa lithium-ion obw’obusannyalazo bwa polimeeri bukwatagana n’omutindo gw’ebbugumu, omutindo gw’okunyogoga, n’obudde bw’okuwummulamu. Okugeza, ekiseera ekiwanvu eky’okuwummulamu kivaamu ensengekera ya kirisitaalo ya polimeeri enzijuvu n’obutafaali obusingako, ekivaako okukendeera mpolampola mu butambuzi bwa ayoni okutuuka ku kitono nga obudde bw’okuwummulamu bweyongera. Mu ngeri y’emu, omutindo gw’okunyogoga ogw’empola guvaamu okufuuka ekiristaayo ekijjuvu, era obutambuzi bwa ayoni obukwatagana nabwo bujja kukendeera mpolampola okutuuka ku kitono.

yiga ebisingawo

Nga tutwala ekirungo kya binary solid polymer electrolyte ekya PEO ne LiCIO4 nga ekyokulabirako, ensengekera eno erimu ensengekera za phase eziwera. Ekisooka, LiClO4 ne PEO bisobola okukola ebizibu eby’enjawulo, omuli PEO6-LiCIO4, PEO3-LiCIO4, PEO2-LiCIO4, ne PEO-LiClO4. Mu byo, bwe O:Li=10:1, PEO6-LiCIO4 esobola okukola eutectic ne PEO, nga esaanuuka ya diguli 50 . Okugatta ku ekyo, ebbugumu bwe lirinnyisibwa okutuuka ku diguli 160 , eutectic ennene esobola okutondebwawo. Mu nkola y’okunyogoza, eutectic ennene ejja kukola ebika bya spherulites bisatu eby’enjawulo: ekika ekisooka kisaanuuka waggulu wa diguli 120 era nga kirimu omunnyo omungi; ekika eky’okubiri kisaanuuka wakati wa diguli 45 ne 60 , kirimu omunnyo omutono, era kikola mpola; ekika eky’okusatu kirina ekifo ekisaanuuka wansi katono okusinga polimeeri y’omugenyi era kikola mangu. Okunoonyereza n’okwekenneenya biraga nti: ekika kya spherulite ekisooka kirabika ye PEO3-LiCIO4; ekika ekyokubiri kiyinza okuba nga kitabuddwamu ebizibu bya PEO-LiCIO4 ne PEO3-LiCIO4; ate ekika eky’okusatu kikwatagana ne PEO yennyini. Ekirala, omunnyo gwa lithium n’enkola y’okulongoosa mu bbugumu byombi bisobola okuvaako enkyukakyuka mu nsengekera.

Polymer electrolytes ye kiraasi y’ebintu ebikola polimeeri ebirina obutambuzi bwa ayoni obw’amaanyi, ebikolebwa ensengekera z’okuzibuwalirwa wakati wa polimeeri n’eminnyo gy’ebyuma nga tukozesa polimeeri nga matrix. Okusinziira ku matriksi ya polimeeri, obusannyalazo bwa polimeeri obwa bulijjo mulimu obusannyalazo bwa polimeeri obusinziira ku PEO-, obusannyalazo bwa polimeeri obusinziira ku PVDE-, obusannyalazo bwa polimeeri obusinziira ku PMMA-, n’ebirala. Okwawukanako n’obusannyalazo obw’embeera enkalu-obutabeera na kiramu, obusannyalazo bwa polimeeri buba buzito, bugumu, era bunywevu. Okufaananako n’obusannyalazo obw’embeera enkalu-obutakola, obusannyalazo bwa polimeeri tebukoma ku kutambuza ayoni mu bbaatule za lithium-ion naye era zikola nga ebyawula bbaatule. Polymer electrolytes okusinga zirina ebirungi bino wammanga:

Ebizibu ebikolebwa eminnyo gya lithium egy’enjawulo (nga mw’otwalidde LBF4, LIPF6, LiCFSO4, ne LiASF6) ne PEO okusinga bifaanagana n’ebyo ebikolebwa LiCIO4, ekitegeeza nti ekika ky’omunnyo gwa lithium tekirina kye kikwata butereevu ku kika kya kizibu ekikolebwa ne PEO. Okusingira ddala, LiBF esobola okukola ebizibu bibiri ne PEO: PEO4-LIBF ne PEO,S-LiBF. Omugerageranyo gwa O/Li bwe guba wakati wa 16 ne 20, PEO2.5-LIBF4 esobola okukola eutectic ne PEO. LPF6 era esobola okukola ebizibu bibiri ne PEO: PEO6-LiPF6 ne PEO:-LiPF6. Ebizibu ebibiri ebikolebwa LiASF6 ne PEO bifaanagana n’ebya LiPF6, naye nga birina ebifo ebisaanuuka ebisingako. Eminnyo gya anion lithium eminene nagyo gisobola okukola ebizibu ne PEO, naye kinetics zigenda mpola nnyo. Ekirala, puleesa nayo ekosa okukula kwa kirisitaalo okutuuka ku ddaala eritali limu. Puleesa eya waggulu etumbula okukula kwa spherulite, ekendeeza ku kitundu ekitali kya kifaananyi, era okusinziira ku ekyo ekendeeza ku butambuzi bwa lithium-ion.