Volledig vaste lithiumbatterijen zijn een nieuwe opkomst geworden op het gebied van materiaalwetenschappen en techniek

Volledig vaste lithiumbatterijen zijn een nieuwe boom geworden in materiaalwetenschappen en techniek, omdat traditionele lithium-ionbatterijen niet langer aan de normen van geavanceerde technologieën kunnen voldoen.zoals een elektrisch voertuig——Elektrische voertuigen moeten voldoen aan voorwaarden zoals een hoge energiedichtheid, snel opladen en een lange levensduur.Alle vaste batterijen gebruiken een vaste elektrolyt in plaats van de vloeibare elektrolyt in traditionele batterijen, die niet alleen voldoet aan de bovenstaande normen, maar ook relatief veiliger en handiger is.

Het blijkt dat er een grote weerstand optreedt tussen de positieve elektrode en de vaste elektrolyt.en de oorsprong is minder duidelijkBovendien neemt de weerstand toe wanneer het elektrodeoppervlak aan lucht wordt blootgesteld, terwijl de batterijcapaciteit en -prestaties afnemen.Niemand kon het terugbrengen tot 10.Ωcm2——de waarde van de weerstand wanneer deze niet aan lucht wordt blootgesteld.

In een recent gepubliceerde studie in ACS Applied Materials and Interface, leidde een onderzoeksteam van professor Taro Hitosugi van de Tokyo University of Technology, Japan, en Shigeru Kobayashi,een promovendus aan de Tokyo University of Technology, heeft het probleem eindelijk opgelost.

Eerst bereidde het team een dunne filmbatterij voor, bestaande uit een lithiumanood, een lithiumcobaltsuurkatode en 3PO4 van een vaste elektrolyt. Het team liet de lithiumcobaltsuuroppervlakken bloot aan lucht,stikstof, zuurstof, kooldioxide, waterstof en waterdamp gedurende 30 minuten voordat de productie van de batterij is voltooid.

Tot hun verbazing ontdekten ze dat batterijen die aan het grootste deel van het gas waren blootgesteld, de prestaties van de batterij niet verminderden vergeleken met batterijen die niet aan het gas waren blootgesteld.Alleen waterdamp verhoogt de weerstand van de batterij sterk., meer dan 10 keer hoger dan de niet-geconstateerde weerstand.

Het team voerde vervolgens een proces uit dat bekend staat als " verhitten " (Annealing), waarbij de batterij van het monster een uur lang bij 150 °C warmtebehandeld werd.°C. Verrassend genoeg is de weerstand teruggebracht tot 10.3Ωcm2, vergelijkbaar met de weerstand van de batterij zonder blootstelling.

Door numerieke simulaties en metingen te verrichten, ontdekte het team vervolgens dat deze vermindering toe te schrijven was aan de spontane verwijdering van protonen uit de LiO2-structuur tijdens het gloeien.De wetenschappers zeiden:: " Onze studie toont aan dat de protonen in de lithium-cobaltzuurstructuren een belangrijke rol spelen bij het verminderen van de weerstand.Wij hopen dat de uitleg van deze microscopische processen zal bijdragen tot het uitbreiden van het toepassingspotentieel van volledig vaste batterijen.