محققان راه جدیدی را برای بهبود کارایی باتری لیتیوم یون ساخته اند

محققان راه جدیدی برای بهبود بهره وری باتری یون لیتیوم ایجاد کرده اند. از طریق رشد یک لایه کریستال مکعبی، دانشمندان لايه اتصال نازک و متراکم را بین الکترودهای باتری ایجاد کرده اند.

پروفسور Nobuyuki Zettsu از مرکز انرژی و علوم زیست محیطی در گروه شیمی مواد از دانشگاه Shinshu در ژاپن و مدیر مرکز، پروفسور Katsuya Teshima، پژوهش را هدایت کرد.

نویسندگان نتایج خود را در ژانویه سال جاری در گزارش های علمی منتشر کردند.

"با توجه به برخی خصوصیات ذاتی الکترولیت های مایع، مانند تعداد حمل و نقل کم لیتیم، واکنش پیچیده در رابط جامد / مایع و بی ثباتی حرارتی، به طور همزمان در هر یک از دستگاه های الکتروشیمیایی فعلی، انرژی و قدرت بالا به دست نیامده است. گفت: Nobuyuki Zettsu، به عنوان اولین نویسنده در این مقاله است.

باتری های یون لیتیوم قابل شارژ هستند و قدرت دستگاه هایی مانند تلفن های همراه، لپ تاپ ها، ابزار قدرت و حتی ذخیره انرژی برای شبکه برق را دارند. آنها به شار دما بسیار حساس هستند و شناخته شده است که باعث آتش سوزی یا حتی انفجار می شوند. در پاسخ به مشکلات الکترولیت مایع، دانشمندان در حال تلاش برای ایجاد یک باتری بدون جامد باتری بدون مایع هستند.

Zettsu گفت: "با وجود مزایای مورد انتظار از باتری های جامد حالت، باید ویژگی های قدرت و تراکم انرژی آنها باید بهبود یابد تا کاربرد آنها در چنین فن آوری هایی مانند وسیله نقلیه الکتریکی با برد وسیع وجود داشته باشد." "توانایی کم و تراکم انرژی کم باتری های جامد حالت به شکلی ناچیز است که به علت فقدان فن آوری های تشکیل جامع ناهمگن جامد جامد و جامد که نشان دهنده هدایت علامتی بالا است، قابل مقایسه با سیستم های الکترولیت مایع است."

Zettsu و تیم او کریستال های الکترولیتی الکترولیت جامد اکسید گارنت را در LiOH مایع به عنوان یک حلال (شار) در یک Substrate استفاده کردند که الکترودهای را به حالت جامد متصل می کردند. یک ترکیب کریستال خاص که شناخته شده به صورت مکانیکی است، محققان را قادر به کنترل ضخامت و اتصال منطقه درون لایه، که به عنوان جداسازی سرامیک عمل می کند.

مشاهدات میکروسکوپی الکترونی نشان داد که سطح آن به شدت با کریستال های چند درجه ای تعریف شده پوشیده شده است و هر کریستال به همسایگان متصل است.

Zettsu همچنین گفت که لایه بلوری تازه رشد می تواند جداسازی ایده آل سرامیک در هنگام جمع آوری لایه الکترولیتی در لایه الکترود باشد.

زیتسو نوشت: "ما معتقدیم که رویکرد ما با مقاومت در برابر واکنش های جانبی در رابط، احتمالا منجر به تولید جدا کننده ایده آل سرامیک با رابط کاربری نازک و متراکم است، نوشت: Zettsu، اشاره کرد که سرامیک مورد استفاده در این آزمایش خاص بیش از حد ضخامت بود استفاده می شود در باتری های جامد "با این حال، تا زمانی که لایه الکترود را می توان به اندازه 100 میکرون نازک ساخت، لایه انباشته به عنوان یک باتری جامد عمل می کند."

یک صد میکرون در مورد عرض موی انسان است و کمی کمتر از دو برابر ضخامت یک لایه استاندارد الکترود در باتری های لیتیوم یون معاصر است.

زتسو گفت، "باتری های جامد حالت دولتی برای دستگاه های ذخیره سازی انرژی امیدوار کننده هستند"، اشاره کرد که چندین همکاری بین محققان و شرکت های خصوصی در حال انجام است با هدف نهایی نمایش نمونه های باتری جامد حالت در بازی های المپیک 2020 توکیو

Zettsu و محققان دیگر قصد دارند سلولهای نمونه اولیه را برای استفاده از وسیله نقلیه الکتریکی و دستگاه های پوشیدنی تا سال 2022 تولید کنند.

دیگر همکاران در این پروژه شامل محققان از موسسه تحقیقات مواد در دانشگاه Tohoku، موسسه تحقیقات مرزی در مواد علوم در موسسه فناوری Nagoya و موسسه ملی مواد مواد

منبع: Science Daily