Volledig vaste batterijen betekenen een grote doorbraak en zetten een stevige stap in de richting van de commercialisering

Een onderzoeksteam van het Tokyo Institute of Technology, AIST en de Yamagata Universiteit heeft onlangs een strategie uitgevonden om lage weerstand te herstellen.De Commissie heeft de Commissie verzocht om een voorstel voor een richtlijn van het Europees Parlement en de Raad tot wijziging van Verordening (EG) nr. 1225/2009 tot vaststelling van de voorschriften voor de toepassing van de richtlijnen inzake de bescherming van de gezondheid van personen en van het milieu.Zij onderzochten ook het onderliggende reductiemechanisme, waardoor de weg werd vrijgemaakt voor een fundamenteel begrip van de werking van lithiumbatterijen in vaste staat.

Volledig vaste lithiumbatterijen zijn een nieuwe rage geworden in de materiaalwetenschappen en techniek omdat traditionele lithium-ionbatterijen niet langer aan de normen van geavanceerde technologieën kunnen voldoen.zoals elektrische voertuigen met een hoge energiedichtheidVaste batterijen, die een vaste elektrolyt gebruiken in plaats van de vloeibare elektrolyt die in conventionele batterijen voorkomt, voldoen niet alleen aan deze normen, maar voldoen ook aan de vereisten van de Europese Commissie.maar zijn ook relatief veiliger en handiger omdat ze in een korte periode kunnen worden opgeladen.

Een van de belangrijke uitdagingen is dat de interface tussen de katode en de vaste elektrolyt een grote weerstand vertoont.waarvan de bron niet goed bekend isBovendien neemt de weerstand toe wanneer het elektrodeoppervlak aan lucht wordt blootgesteld, waardoor de capaciteit en de prestaties van de batterij afnemen.Hoewel er enkele pogingen zijn gedaan om de weerstand te verminderen, is het niemand gelukt om deze te verlagen tot 10Ω cm2 (ohm-centimeter-vierkante), de gerapporteerde grensweerstandswaarde wanneer deze niet aan lucht wordt blootgesteld.

In een recente studie gepubliceerd in ACS Applied Materials & Interfaces heeft een onderzoeksteam onder leiding van professor Taro Hitosugi van het Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) in Japan en Shigeru Kobayashi,een promovendus aan het Tokyo Institute of Technology, heeft het probleem misschien eindelijk opgelost.

Door een strategie te ontwikkelen om de lage interfaciale weerstand te herstellen en het mechanisme van deze vermindering te ontrafelen,het team leverde waardevolle inzichten in de fabricage van hoogwaardige volledig vaste batterijenHet onderzoek is het resultaat van een gezamenlijk onderzoek van het Tokyo Institute of Technology, het Japanse National Institute of Advanced Industrial Technology (AIST) en de Yamagata Universiteit.

Eerst maakte het team een dunne filmbatterij... bestaande uit een lithiumanode, een lithiumcobaltoxide-katode... en een 3PO4 vaste elektrolyt.Het team heeft het oppervlak van lithiumcobaltoxide blootgesteld aan lucht., stikstof (N2), zuurstof (O2), kooldioxide (CO2), waterstof (H2) en waterdamp (H2O) gedurende 30 minuten.

Tot hun verbazing ontdekten ze dat blootstelling aan N2, O2, CO2 en H2 de prestaties van de cellen niet verminderde in vergelijking met niet-geexposeerde cellen."Alleen de H2O-damp verslechtert de Li3PO4-LiCoO2-interface sterk en verhoogt de weerstand drastisch", wat meer dan 10 keer hoger is dan dat van de niet-ontmaskerde interface", zei prof. Hitosugi.

Het team voerde vervolgens een proces uit dat "verglijden" wordt genoemd, waarbij het monster een uur lang onderworpen werd aan een warmtebehandeling op batterijstijl bij 150 °C, waar de negatieve elektrode werd afgezet.Verrassend.Het vermogen van de modulatie van de elektrische modulatie is in de eerste plaats afhankelijk van de modulatie van de elektrische modulatie, waardoor de weerstand tot 10,3Ω cm2 is teruggebracht, wat vergelijkbaar is met de weerstand van een niet-geconfronteerde cel.Het team ontdekte vervolgens dat deze vermindering kon worden toegeschreven aan het spontaan verwijderen van protonen uit de lithiumdioxide structuur tijdens het "anilen". "

Prof. Hitosugi concludeert: "Ons onderzoek toont aan dat protonen in de lithiumcobaltatenstructuur een belangrijke rol spelen in het herstelproces.Wij hopen dat de verduidelijking van deze microscopische interfaceprocessen zal bijdragen tot het uitbreiden van het toepassingspotentieel van volledig vaste batterijen"..