Твердые полимерные электролиты

Опубликовано 18.05.2010 Ведущий Антон Панкратов

Чаще всего понятие "электролит" относят к жидким растворам и расплавам веществ, хотя давно известны многие твёрдые вещества, обладающие ионной проводимостью. Твёрдыми полимерными электролитами (ТПЭ) называют вещества, имеющие полимерное строение, причём в состав полимеров входят функциональные группы, способные к диссоциации с образованием катионов или анионов, направленное движение которых внутри структуры полимера обусловливает его ионную проводимость. Открыл это явление Пётр Райт, химик из Шеффилда, в 1975 году, доказав что полиокиси этилена (ПЭО) могут выступать в качестве основания для натриевых и калиевых солей, что приводит к образованию твердых полимерных электролитов. Мишель Арманд, предложил использовать интеркалированные соединения графита для электродов, потому что литий - полимерные комплексы могут быть использованы как твердые электролиты в конструкции электродов . соли лития может быть расторгнуты в сольватирующей полимерной матрице для прямого взаимодействия катионов и электронных пар. Комплекс сформировывается (в результате благоприятной конкуренции между энергией сольватации и энергии кристаллической решетки соли) и становится хорошим проводником при температурах 60-80 ° C.
Тем не менее, понимание строения солевого комплекса и характер механизма переноса заряда оказалось не таким как в других твердых электролитах. Они требуют появления иной модели процессов в полимерах традиционно связанных с неорганическими соединениями и кристаллическими структурами. Стандартная модель исследования керамического типа электролитов (например, бета-глинозема ), соединяющей ионной проводимости с дефектами кристаллической структуры оказались непригодными для полимеров. Эксперименты и исследования позволили установить в 1983 году, что движения ионов в солеполимерных комплексах вызывать спонтанные изменения сопротивления. Скорее, это непрерывное движение, происходящих в области аморфных полимерных материалов Собственных явление жидкоподобной проводимости в твердом материале без движения самого раствора было очень интересно с теоретической точки зрения и имело перспективы использования электрохимических устройств в области альтернативной энергетики и борьбе с загрязнением окружающей среды. Полимерные электролиты могут быть легко изготовлены в форме недоступной для систем, содержащих жидкости, а быть значительно надежнее, чем жидкие электролиты.
Итак, основными свойствами твердых полимерных электролитов являются: малое удельное сопротивление (в десятки тысяч раз меньше чем у жидкого электролита), способность сохранять рабочие свойства при высоких температурах и собственно их твердое агрегатное состояние устраняющее такие недостатки жидкого электролита как возможность утечки или испарения. Благодаря этому они находят широкое применение в современных аккумуляторах, а в последнее время - и в новых сверх компактных электролитических конденсаторах.