Исследователи сосредоточились на основных моментах, решая присущие твердотельным батареям проблемы

Важные новости

В центре внимания исследователей по основным вопросам: решение проблем, присущих твердотельным батареям» /></p>
<p> Создание ультратонких литий-металлических твердотельных батарей с высокой плотностью энергии. Фото: POSTECH </p>
<p>Сталкиваясь с многочисленными жизненными проблемами, мы часто выбираем сложные подходы к поиску решений. Тем не менее, при более внимательном рассмотрении ответы часто оказываются проще, чем мы ожидаем, поскольку они коренятся в основной «сущности» проблемы. Этот подход был продемонстрирован исследовательской группой из Пхоханского университета науки и технологий (POSTECH) в публикации, посвященной решению проблем, присущих твердотельным батареям.</p>
<p>Команда под руководством профессора Бёнву Канга и доктора Абина Кима из факультета материаловедения и инженерии POSTECH недавно разработала твердый электролит с уникальными свойствами. Это нововведение позволяет создать ультратонкую платформу твердотельных литий-металлических аккумуляторов с высокой стабильностью и плотностью энергии. Их выводы были опубликованы в журнале <i>ACS Energy Letters</i>.</p>
<p>Твердотельные батареи, в которых вместо жидкостей используются твердые электролиты для повышения плотности энергии и безопасности, считаются батареями следующего поколения и часто называются «батареями мечты». Среди них оксидный твердый электролит гранатового типа (Li7La3Zr2O12 или LLZO) обладает высокой ионной проводимостью. Однако LLZO обладает высокой реакционной способностью и при контакте с воздухом образует на своей поверхности слой загрязнения (Li2CO3). Этот слой действует как резистивный барьер в конструкции элемента, уменьшая контактные и межфазные свойства электролита и реагентов, особенно с металлическим литий (Li) анодом.</p>
<p>В настоящее время изучаются различные подходы для решения этих проблем, такие как покрытие поверхности LLZO или использование дополнительных процессов химической или термической обработки после синтеза. Хотя эти методы и улучшают ситуацию, они не решают проблему полностью, поскольку ЛЛЗО снова подвергается воздействию атмосферы, что приводит к переформированию слоя загрязнения.</p>
<p>Исследовательская группа сосредоточилась на самом «ЛЛЗО», а не на разработке эффективного покрытия или дополнительных процессов. Сосредоточив внимание на главном, они создали технологию LLZO с возможностью обработки воздухом (AH-LLZO), которая одновременно улучшает поверхностные и внутренние свойства LLZO, в первую очередь предотвращая образование слоев загрязнений.</p>
<p>Эксперименты показали, что разработанный твердый электролит гранатового типа подавляет образование слоя загрязнения, создавая новое гидрофобное соединение (Li-Al-O) как на поверхности, так и внутри материала. В результате, даже если образуется слой загрязнения, он едва реагирует с влагой в воздухе, эффективно предотвращая его распространение внутри. Это достижение улучшило контакт (и смачиваемость) с металлическим литием, что позволило команде разработать сверхтонкие (~3,43 мкм) литиевые твердотельные батареи, примерно в одну десятую толщины человеческого волоса.</p>
<p>Значимость этого исследования заключается в возможности подготовки сверхтонких слоев металлического лития, что приводит к очень низкому отношению емкости анода к катоду, ~ 0,176 в твердотельных батареях, посредством простого процесса смачивания без сложных этапов постобработки.</p>
<p>Это нововведение позволяет значительно сократить количество используемого металлического лития, тем самым уменьшая общий вес и объем батареи и значительно улучшая плотность энергии. Кроме того, эта технология позволяет хранить твердые электролиты гранатового типа на воздухе без необходимости специального обращения или оборудования, упрощая процесс и повышая практическое использование твердых электролитов гранатового типа.</p>
<p>Профессор Бёнву Кан сказал: «Мы решили проблему. внутреннего слоя загрязнений LLZO без необходимости последующей обработки. Мы продолжим работу над ультратонкими литий-металлическими твердотельными батареями, которые смогут обеспечить высокую безопасность и высокую плотность энергии».</p>
<p><br. ><br /><strong>Дополнительная информация:</strong> Абин Ким и др., Ультратонкая литий-металлическая твердотельная батарея с высокой плотностью энергии на основе твердого электролита гранатового типа, устойчивого к Li2CO3, <i>ACS Energy Letters< /i> (2024 г.). DOI: 10.1021/acsenergylett.4c00217 </p>
<p><strong>Информация журнала:</strong> Письма ACS Energy, предоставленные Пхоханским университетом науки и технологий</p>
</div></div><div class=

Новости сегодня

Последние новости