Lithiumbatterien im festen Zustand sind zu einem neuen Wachstum im Bereich der Materialwissenschaft und -technik geworden

Vollfeste Lithiumbatterien sind zu einem neuen Boom in der Materialwissenschaft und -technik geworden, weil traditionelle Lithium-Ionen-Batterien nicht mehr den Standards fortschrittlicher Technologien entsprechen können.zum Beispiel Elektrofahrzeuge- Ich weiß.Elektrofahrzeuge müssen Bedingungen wie hohe Energiedichte, schnelles Laden und lange Zyklusdauer erfüllen.Alle Festkörperbatterien verwenden einen festen Elektrolyt anstelle des flüssigen Elektrolyten in traditionellen Batterien, die nicht nur die oben genannten Normen erfüllt, sondern auch relativ sicherer und bequemer ist.

Allerdings haben feste Elektrolyte auch Probleme, die schwer zu überwinden sind. Es stellt sich heraus, dass zwischen der positiven Elektrode und dem festen Elektrolyt ein großer Widerstand auftritt,und der Ursprung ist weniger klar- wenn die Elektrodenoberfläche Luft ausgesetzt ist, steigt der Widerstand und die Batteriekapazität und Leistung sinken.Niemand konnte es auf 10 reduzieren.Ohmcm2- Ich weiß.dem Wert des Widerstands, wenn er nicht Luft ausgesetzt ist.

Nun, in einer kürzlich veröffentlichten Studie in ACS Applied Materials and Interface, führte ein Forscherteam um Professor Taro Hitosugi von der Tokyo University of Technology, Japan, und Shigeru Kobayashi,ein Doktorand an der Tokyo University of Technology, hat das Problem endlich gelöst.

Zuerst bereitet das Team eine Dünnschichtbatterie vor, die aus einer Lithium-Anode, einer Lithium-Kobalt-Säure-Kathode und 3PO4 eines festen Elektrolyten besteht.Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid, Wasserstoff und Wasserdampf für 30 Minuten, bevor die Batterieherstellung abgeschlossen ist.

Zu ihrer Überraschung stellten sie fest, daß Batterien, die dem größten Teil des Gases ausgesetzt waren, im Vergleich zu Batterien, die nicht ausgesetzt waren, ihre Leistungsfähigkeit nicht verringert hatten.Nur Wasserdampf erhöht den Widerstand der Batterie stark., mehr als 10-mal höher als der nicht ausgesetzte Widerstandswert.

Das Team führte dann einen Prozess durch, der als "Annieren" bekannt ist, bei dem die Probenbatterie eine Stunde lang bei 150 °C hitzebehandelt wurde.- Nein.C. Überraschenderweise reduzierte der Prozess den Widerstand auf 10.3Ohmcm2, vergleichbar mit dem unbelichteten Batteriewiderstand.

Durch numerische Simulationen und Messungen stellte das Team anschließend fest, dass diese Reduktion auf die spontane Entfernung von Protonen aus der LiO2-Struktur während des Glühens zurückzuführen war.Die Wissenschaftler sagten:"Unsere Studie zeigt, daß die Protonen in den Lithium-Kobalt-Säure-Strukturen eine wichtige Rolle bei der Verringerung des Widerstands spielen.Wir hoffen, daß die Aufklärung dieser mikroskopischen Prozesse dazu beitragen wird, das Anwendungspotenzial von Voll-Festkörperbatterien zu erweitern..