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立方晶体层提高了锂离子电池效率

时间:2021-11-04 20:55:12 来源:

(a)横截面SEM图像和(b-e)Nb衬底上Li5LA3NB2O12晶体层的元素映射:(b)SEM图像,(c)Nb,(d)La,和(e)O. Nature,DOI:10.1038 / S41598-017-18250-9

研究人员已经开发出一种提高锂离子电池效率的新方法。通过立方晶体层的生长,科学家们在电池的电极之间产生了薄而致密的连接层。

博鲁伊岛Zettsu教授从能源和环境科学中心,在日本申舒大学材料化学和中心董事,凯源教授北玛教授领导了这项研究。作者在今年1月在科学报告中在线在线发表了结果。

“由于液体电解质的一些内在特性,例如低锂传输数,固体/液体界面的复杂反应,并且热不稳定性,在任何当前电化学器件中都没有同时实现高能量和功率, “Nobuyuki Zettsu说,纸上的第一作者。

锂离子电池是可充电的,电源为手机,笔记本电脑,电动工具,甚至电气电网的电源。它们对温度通量特别敏感,并且已知引起火灾甚至爆炸。为了应对液体电解质的问题,科学家们正在努力在没有液体的情况下开发更好的全固态电池。

Li,La,Nb和O框架原子的轨迹在1300k的Σ温度下获得3(2-1-1)=(1-21)。大自然,DOI:10.1038 / s41598-017-18250-9

“尽管全固态电池的预期优势,但必须改善其功率特性和能量密度,以允许其在这种技术中应用于远程电动车辆,”Zettsu说。“全固态电池的低速率能力和低能量密度部分是由于缺乏与液体电解质系统相当的高偶极电导率的合适的固体固体异质界面形成技术。”

Zettsu和他的团队在熔融LiOH中增长石榴石型氧化物固体电解质晶体,用作粘合电极的溶剂(助焊剂),其在其成长时将电极粘合成固态。已知的特定晶体化合物在均等允许研究人员控制层内的厚度和连接区域,其用作陶瓷分离器。

“电子显微镜观察显示,表面密集地覆盖着明确的多面体晶体。每个晶体都连接到邻近的水晶,“Zettsu写道。

ZETTSU还表示,当将电解质层堆叠在电极层上时,新成长的晶体层可以是理想的陶瓷分离器。

“我们认为,我们在界面处具有稳健性的方法可能导致具有薄而致密的界面的理想陶瓷分离器的生产,”Zettsu写道,注意到该特定实验中使用的陶瓷太厚而无法使用在固体电池中。“但是,只要电极层可以制成100微米,堆叠层将作为实心电池操作。”

一百微米围绕人毛的宽度,略低于现代锂离子电池中标准电极层的厚度略小于两倍。

“全固态电池是储能设备的承诺候选人,”Zettsu表示,研究人员和私营公司之间的若干合作已经在2020年在2020年奥运会上显示全固态电池样品的最终目标东京。

Zettsu和其他研究人员计划为电动车辆使用和可穿戴设备制造原型电池2022。

出版物:Nobuyuki Zettsu,等人,“薄致密的固体固体异质结形成,在基板上的晶体生长促进,”科学报告,第8卷,物品编号:96(2018)DOI:10.1038 / S41598-017-18250-9


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