​Исследователи KIST разрабатывают перспективный твердый электролит для полупроводниковых батарей

-
19:20
98
​Исследователи KIST разрабатывают перспективный твердый электролит для полупроводниковых батарей

Ученые Корейского института науки и технологий (KIST) разработали суперионный галоген-богатый Li-аргиродит (HRLA), который хорошо работает как перспективный твердый электролит (Li5.5PS4.5Cl1.5) в полностью твердотельных батареях без снижения имманентного электрохимического поля в различных конфигурациях электродов.

HRLA обладает самой высокой литий-ионной проводимостью среди представленных до сих пор Li-аргиродитов (10,2 мСм-1 при 25 °C, компактный порошок холодного прессования), что обеспечивает производительность элементов в 114,2 мАч g-1 при 0,5 °C.

Технология полностью твердотельных батарей привлекла большое внимание как более безопасная и, в конечном счете, более высокая плотность энергии — альтернатива литий-ионным батареям с жидкими электролитами. Однако, в отличие от жидкого электролита, в котором ионы лития могут свободно двигаться, твердые электролиты имеют низкую литий-ионную проводимость от 1/10 до 1/100 от проводимости жидкого электролита, так как движение литий-ионов ограничено в жесткой твердотельной решетке. Решение этой проблемы является одной из самых важных и трудных задач при разработке технологии твердотельных батарей.

Исследовательская группа доктора Хенчул Кима из KIST разработала свой твердый электролит с использованием кристаллической структуры на основе сульфидов, называемой аргиродитом. Аргиродит является кристаллической структурой, которая была открыта в минерале Ag8GeS6 Клеменсом Винклером в 1886 году. В последнее время много исследований было проведено по замене катионных участков щелочными металлами, такими как Li, и их применению в электрохимических устройствах.

Ожидания по утилизации аргиродита были высоки в связи с высоким содержанием Li-иона и структурной стабильностью, но проводимость Li-иона оставалась ниже 4 мС/см из-за структурной уникальности Li-ионов, попавших в октаэдрическую решетку в кристалле аргиродита.

Группа исследователей KIST разработала новый литий-ионный путь, который пересекает октаэдрическую решетку, применяя технику селективной замены хлора, галогенного элемента, в определенных атомных позициях.

Кроме того, новый метод синтеза с использованием ультраэнергомеханического легирования ( UMA ) и быстрого термического отжига ( RTA ) с использованием инфракрасной лампы сокращает время обработки твердого электролитного материала с нескольких дней до менее чем 10 часов.

Исследование проводилось при финансовой поддержке Программы двойного использования технологий Института военно-гражданского технологического сотрудничества Министерства торговли, промышленности и энергетики и Администрации программы оборонных закупок. Эта работа была также поддержана Программой институциональных исследований Корейского института науки и технологии и Программой развития технологий для решения проблем, связанных с изменением климата, Национального исследовательского фонда, финансируемой Министерством науки и ИКТ.

RSS
Нет комментариев. Ваш будет первым!
Загрузка...