Tüm katı durumlu piller büyük bir atılım başlatıyor ve ticarileştirilmeye doğru sağlam bir adım atıyor

Tokyo Teknoloji Enstitüsü, AIST ve Yamagata Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi kısa süre önce düşük direnci geri getirmek içinBöylece tüm katı durumlu pillerin ticarileştirilmesine yönelik sağlam bir adım atıldı.Ayrıca, tüm katı durumlu lityum pillerin nasıl çalıştığını temel bir şekilde anlamak için yol açan altta yatan azaltma mekanizmasını da araştırdılar.

Tüm katı durumlu lityum piller malzeme bilimi ve mühendisliğinde yeni bir çılgınlık haline geldi çünkü geleneksel lityum iyonlu piller artık gelişmiş teknolojilerin standartlarını karşılayamıyor.Yüksek enerji yoğunluğu gerektiren elektrikli araçlar gibiGeleneksel pillerde bulunan sıvı elektrolit yerine katı elektrolit kullanan tüm katı durumlu piller, sadece bu standartları karşılamıyor,Ama aynı zamanda nispeten daha güvenli ve daha uygundur çünkü kısa sürede şarj olma potansiyeline sahiptirler..

Bununla birlikte, katı elektrolitlerin de kendi zorlukları vardır. Önemli zorluklardan biri, katot ile katı elektrolit arasındaki ara yüzün büyük bir direnç göstermesidir.Kaynağı iyi bilinmeyenEk olarak, elektrot yüzeyi havaya maruz kaldığında, direnç artar ve bataryanın kapasitesi ve performansı azalır.Direnci azaltmak için bazı girişimler yapılmış olsa da, hiç kimse havaya maruz kalmadığında bildirilen yüzey direnci değeri olan 10Ω cm2 (ohm-cm2),'ye düşüremedi.

ACS Uygulamalı Malzemeler ve Arayüzler dergisinde yayınlanan son bir çalışmada, Japonya'daki Tokyo Teknoloji Enstitüsü'nden (Tokyo Tech) Profesör Taro Hitosugi ve Shigeru Kobayashi liderliğindeki bir araştırma ekibi,Tokyo Teknoloji Enstitüsü'nde doktora öğrencisi., sonunda sorunu çözebilir.

Düşük yüz direncini geri getirmek için bir strateji belirleyerek ve bu azaltmanın mekanizmasını çözerek,Ekip yüksek performanslı tüm katı durumlu pillerin üretimi hakkında değerli bilgiler verdi.Araştırma, Tokyo Teknoloji Enstitüsü, Japonya Ulusal Gelişmiş Endüstriyel Teknoloji Enstitüsü (AIST) ve Yamagata Üniversitesi tarafından yapılan ortak bir çalışmanın sonucudur.

İlk olarak, ekip, bir lityum anodu, bir lityum kobalt oksit katodu ve 3PO4 katı elektrolitten oluşan ince filmli bir pil hazırladı.Takım lityum kobalt oksit yüzeyini havaya maruz bıraktı., azot (N2), oksijen (O2), karbondioksit (CO2), hidrojen (H2) ve su buharı (H2O) 30 dakika boyunca.

Şaşırtıcı bir şekilde, N2, O2, CO2 ve H2'ye maruz kalmanın, maruz kalmamış hücrelere kıyasla hücrelerin performansını azaltmadığını buldular."Yalnızca H2O buharı, Li3PO4-LiCoO2 arayüzünü şiddetle bozar ve direnç değerini çarpıcı bir şekilde arttırır., bu da açık olmayan arayüzün 10 katından daha fazladır" dedi Prof. Hitosugi.

Ardından ekip, örneğin bir saat boyunca 150 ° C'de batarya tarzı bir ısı işlemine maruz bırakıldığı ve negatif elektrodun depolandığı "anilleme" adı verilen bir işlem gerçekleştirdi.Şaşırtıcı., bu direnci 10,3Ω cm2'ye indirdi, bu da açık olmayan bir hücrenin direnciyle karşılaştırılabilir.Daha sonra ekip, bu azalanın, lityum dioksit yapısından protonların kendiliğinden çıkarılması ile ilişkilendirilebileceğini buldu.. "

Profesör Hitosugi şu sonuca varıyor: "Çalışmamız, lityum kobaltat yapısındaki protonların iyileşme sürecinde önemli bir rol oynadığını gösteriyor.Bu yüzey mikroskobik süreçlerin açıklanmasının tüm katı durumlu pillerin uygulama potansiyelini genişletmeye yardımcı olacağını umuyoruz"..