De onderzoekers hebben een nieuwe manier ontwikkeld om efficiency van de lithium de ionenbatterij te verbeteren

De onderzoekers hebben een nieuwe manier ontwikkeld om efficiency van de lithium de ionenbatterij te verbeteren. Door de groei van een kubieke kristallaag, hebben de wetenschappers een dunne en dichte verbindende laag tussen de elektroden van de batterij gecreeerd.

Professor Nobuyuki Zettsu van het Centrum voor Energie en Milieuwetenschap in de Afdeling van Materialenchemie van Shinshu-Universiteit in Japan en de directeur van het centrum, Professor Katsuya Teshima, leidde het onderzoek.

De auteurs publiceerden online hun resultaten in Januari dit jaar in Wetenschappelijke Rapporten.

„Ten gevolge van sommige intrinsieke kenmerken van vloeibare elektrolyten, zoals het lage aantal van het lithiumvervoer, complexe reactie bij de stevige/vloeibare interface, en thermische instabiliteit, is het niet mogelijk geweest hoge energie en macht in om het even welke huidige elektrochemische apparaten,“ bovengenoemde Nobuyuki Zettsu, als eerste auteur op het document gelijktijdig om te bereiken.

Zijn de lithium ionenbatterijen navulbaar en drijven dergelijke apparaten aan zoals celtelefoons, laptops, machtshulpmiddelen, en zelfs opslagmacht voor het elektronet. Zij zijn bijzonder gevoelig voor temperatuurstromen, en gekend om branden of zelfs explosies te veroorzaken. In antwoord op de problemen met vloeibare elektrolyten, ijveren de wetenschappers voor het ontwikkelen van een betere batterij van de alle-stevig-staat zonder vloeistof.

„Ondanks de verwachte voordelen van de batterijen van de alle-stevig-staat, moeten hun machtskenmerk en energiedichtheid worden verbeterd om hun toepassing in dergelijke technologieën toe te staan zoals lange-afstands elektrische voertuigen,“ bovengenoemde Zettsu. De „mogelijkheden met lage tarieven en lage de energiedichtheid van de batterijen van de alle-stevig-staat zijn gedeeltelijk toe te schrijven aan een gebrek aan de geschikte solid-solid heterogeene technologieën van de interfacevorming die hoog iconisch geleidingsvermogen vergelijkbaar met vloeibare elektrolytsystemen.“ tentoonstellen

Zettsu en zijn team kweekte van de granaat-type kristallen oxyde de stevige elektrolyt in gesmolten die LiOH als oplosmiddel (stroom) worden gebruikt op een substraat dat de elektrode in een in vaste toestand plakte aangezien zij groeiden. Een specifieke die kristalsamenstelling wordt gekend om cubically te groeien stond de onderzoekers toe om het dikte en verbindingsgebied binnen de laag te controleren, die als ceramische separator dienst doet.

„Openbaarden de elektronenmicroscopieobservaties dat de oppervlakte met duidelijk omlijnde polyhedral kristallen dicht behandeld is. Elk kristal wordt verbonden met naburige degenen,“ schreef Zettsu.

Zettsu zei ook dat de onlangs gekweekte kristallaag de ideale ceramische separator zou kunnen zijn toen het stapelen van de elektrolytlaag op de elektrodenlaag.

„Wij geloven dat onze benadering die robuustheid heeft tegen zijreacties bij de interface misschien tot de productie van ideale ceramische separators met een dunne en dichte die interface kon leiden,“ schreven Zettsu, opmerkend dat de keramiek in dit bepaalde experiment wordt gebruikt te dik om in stevige batterijen was worden gebruikt. „Nochtans, zolang de elektrodenlaag zo kan dun worden gemaakt zoals 100 microns, zal de het stapelen laag als stevige batterij.“ werken

Honderd microns is over de breedte van een menselijk haar, en lichtjes minder dan tweemaal de dikte van een standaardelektrodenlaag in eigentijdse lithium-ionenbatterijen.

De „batterijen van de alle-stevig-staat beloven kandidaten voor energieopslagapparaten,“ bovengenoemde Zettsu, opmerkend dat verscheidene samenwerking tussen onderzoekers en privé bedrijven reeds aan de gang met het uiteindelijke doel om de batterijsteekproeven van de alle-stevig-staat bij de 2020 Olympische spelen in Tokyo te tonen zijn.

Zettsu en andere onderzoekers zijn van plan om prototypecellen voor elektrisch voertuiggebruik en voor wearable apparaten tegen 2022 te vervaardigen.

Andere medewerkers op dit project omvatten onderzoekers van het Instituut voor Materials Research bij Tohoku-Universiteit, Grensverleggend onderzoekinstituut voor Materialenwetenschap bij het Instituut van Nagoya van Technologie, en het Nationale Instituut voor Materialenwetenschap

Bron: Science Daily