Menurut hubungan Stokes-Einstein dan hukum Stokes, mobilitas ion dalam elektrolit bergantung pada ukuran ion dan lingkungan interaktif dengan spesies sekitarnya seperti counter-ion, spesies pelarut, dan gugus polar atau site polar pada molekul pelarut. Sebagai contoh, ion litium dalam larutan elektrolit litium umumnya memiliki struktur terlarut (misalnya Li (EC)n+). Nilai dan ukuran solvasi dari ion litium yang dilarutkan bergantung pada konsentrasi garam dan sifat pelarutnya. Sebaliknya, gaya interaktif yang dialami oleh ion dapat dikategorikan menjadi dua jenis, yaitu interaksi van der Waals yang didominasi oleh spesies netral sekitarnya dan interaksi Coulombic yang terjadi dengan spesies bermuatan seperti counter-ion dan site polar pada molekul pelarut. Efek ini mempengaruhi mikroviscositas spesies mobile.
Dengan mengevaluasi koefisien difusi spesies mobile dalam elektrolit lithium, terlebih dahulu memastikan bahwa interaksi Coulombic antara kation dan anion berhubungan dengan struktur pelarutan litium. Ditemukan bahwa mobilitas kationik dan anionik pada elektrolit gel polimer disebabkan oleh penambahan site polar asam dan basa pada rantai polimer gel, masing-masing. Ini didasarkan pada gagasan bahwa site asam dan basa secara selektif menarik spesies anionik dan kationik, masing-masing, dan mengurangi mobilitas mereka. Hasil ini menunjukkan bahwa adalah mungkin untuk mengendalikan mobilitas ionik elektrolit dengan menyesuaikan struktur solvasi ion serta struktur site polar di lingkungan sekitar.
Pada perangkat baterai sekunder, bahan elektrolit dipakai di membran pemisah dan lembaran elektroda. Oleh karena itu, dalam praktiknya sangat beralasan untuk mengasumsikan bahwa kondisi ion dan migrasi ion dalam baterai, dalam praktiknya, akan terpengaruh oleh komponen baterai ini. Dalam laporan kami sebelumnya, kami mengungkapkan melalui analisis koefisien difusi dari spesies ionik dari larutan elektrolit di membran pemisah bahwa membran pemisah berinteraksi dengan ion bergerak. Kami berharap bahwa gaya interaktif yang diberikan oleh pemisah akan bergantung pada karakteristik morfologi. Dari pemisah seperti porositas dan ukuran pori serta komposisi kimia membran. Mobilitas ionik berhubungan langsung dengan kekuatan perangkat baterai.
Mobilitas tinggi ion lithium menyebabkan daya tinggi pada baterai sekunder litium, yang penting untuk aplikasi perangkat listrik. Selanjutnya, mobilitas ionik secara tidak langsung berhubungan dengan kapasitas sistem baterai karena alasannya sebagai berikut. Selama reaksi transfer muatan, ion lithium bergerak dari anoda melalui pemisah untuk mencapai site aktif pada lembar katoda. Mobilitas ionik yang tinggi memungkinkan ion lithium menembus lembaran elektroda lebih luas, dalam, dan homogen, sehingga jumlah site aktif yang lebih banyak untuk reaksi transfer muatan terjadi. Ini menyiratkan bahwa mobilitas ionik yang lebih tinggi akan menghasilkan kapasitas efektif yang lebih besar. Kemudian dapat disimpulkan bahwa mobilitas ionik di dalam perangkat baterai adalah kunci dalam menentukan daya dan kapasitas sistem baterai.
Sumber:
Factors Controlling the Ionic Mobility of Lithium Electrolyte Solutions in Separator Membranes
Yuria Saito,*,† Wataru Morimura,† Rika Kuratani,‡ and Satoshi Nishikawa‡
†National Institute of Advanced Industrial Science and Technology 1-8-31, Midorigaoka, Ikeda, Osaka 563-8577, Japan ‡Teijin Limited, 2-1, Hinode-cho, Iwakuni, Yamaguchi 740-8511, Japan
