Все твердотельные батареи открывают большой прорыв и делают серьезный шаг к коммерциализации

Исследовательская группа из Токийского технологического института, АИСТ и Университета Ямагата недавно изобрела стратегию восстановления низкого сопротивления,Таким образом, мы сделали серьезный шаг на пути к коммерциализации полностью твердотельных батарей.Они также исследовали основной механизм уменьшения, проложив путь к фундаментальному пониманию того, как работают литийные батареи твердого состояния.

Литиевые батареи твердого состояния стали новым девизом в материаловедении и технике, потому что традиционные литий-ионные батареи больше не могут соответствовать стандартам передовых технологий,такие как электромобили, требующие высокой плотности энергииВсе твердотельные батареи, которые используют твердый электролит вместо жидкого электролита, содержащегося в обычных батареях, не только отвечают этим стандартам,но также относительно безопаснее и удобнее, потому что они могут быть заряжены в течение короткого периода времени.

Однако твердые электролиты имеют и свои проблемы.Одна из важных проблем заключается в том, что интерфейс между катодом и твердым электролитом показывает большое сопротивление.источник которого не совсем известен.Кроме того, когда поверхность электрода подвергается воздействию воздуха, сопротивление увеличивается, ухудшая емкость и производительность батареи.Несмотря на некоторые попытки уменьшить сопротивление, никто не смог уменьшить его до 10Ω см2 (ом-сантиметров-квадрат), сообщаемое значение сопротивления интерфейса при невыражении воздуху.

В недавнем исследовании, опубликованном в журнале ACS Applied Materials & Interfaces, исследовательская группа во главе с профессором Таро Хитосуги из Токийского технологического института (Tokyo Tech) в Японии и Шигеру Кобаяши,докторант Токийского технологического института., возможно, наконец-то решили проблему.

Создавая стратегию восстановления низкого сопротивления интерфейса, и раскрывая механизм этого сокращения,Команда предоставила ценные знания о производстве высокопроизводительных твердотельных батарейИсследование является результатом совместного исследования Токийского технологического института, Национального института передовых промышленных технологий Японии (AIST) и Университета Ямагата.

Во-первых, команда подготовила тонкопленочную батарею, состоящую из анода лития, катода литий-кобальтового оксида и твердого электролита 3PO4.Команда подвергла поверхность оксида лития кобальта воздействию воздуха., азота (N2), кислорода (O2), углекислого газа (CO2), водорода (H2) и водяного пара (H2O) в течение 30 минут.

К их удивлению, они обнаружили, что воздействие N2, O2, CO2 и H2 не ухудшает производительность клеток по сравнению с неоказанными клетками."Только пар H2O сильно разрушает интерфейс Li3PO4-LiCoO2 и резко увеличивает его значение сопротивления, что более чем в 10 раз выше, чем у нераскрытого интерфейса", - сказал профессор Хитосуги.

Затем команда провела процесс, называемый "отжиганием", в котором образец подвергался тепловой обработке в стиле батареи при 150 ° C в течение часа, где был отложен отрицательный электрод.Удивительно., это привело к сокращению сопротивления до 10,3Ω см2, что сопоставимо с сопротивлением неэкспонированной ячейки.Затем команда обнаружила, что это уменьшение может быть связано со спонтанным удалением протонов из структуры диоксида лития во время "отжигания". "

Профессор Хитосуги заключает: "Наше исследование показывает, что протоны в структуре литий-кобальтата играют важную роль в процессе восстановления.Мы надеемся, что разъяснение этих микроскопических процессов поможет расширить потенциал применения полностью твердотельных батарей".