Riċentement, it-tim tal-Professur Zhang Qiang mid-Dipartiment tal-Inġinerija Kimika fl-Università ta 'Tsinghua ippubblika r-riżultati tar-riċerka dwar id-disinn tal-istruttura tal-interface tal-massa/wiċċ ta' materjali katodi bbażati fuq manganiż b'ħafna litju għal batteriji tal-litju tal-metall fi stat solidu kollu. Huma pproponew strateġija ta 'regolazzjoni tal-istruttura tal-interface tal-massa/wiċċ in-situ, bnew passaġġ Li+/e-veloċi u stabbli, u ppromwovew l-applikazzjoni prattika ta' materjali tal-katodi bbażati fuq manganiż b'ħafna litju f'batteriji tal-litju ta 'stat solidu kollu.
Il-batteriji għandhom rwol vitali fil-qasam tal-enerġija modern u kisbu suċċess kbir f'apparat elettroniku portabbli, vetturi elettriċi, u applikazzjonijiet għall-ħażna tal-enerġija fuq skala grilja. Madankollu, filwaqt li ttejjeb id-densità tal-enerġija tal-batteriji, l-iżgurar tas-sigurtà tal-batteriji hija ċ-ċavetta. Bit-tkabbir mgħaġġel tad-domanda għat-titjib tad-densità tal-enerġija tal-batteriji, it-teknoloġija tradizzjonali tal-batterija tal-jone tal-litju li tiddependi fuq materjali tal-katodu tradizzjonali u elettroliti organiċi ltaqgħet ma 'konġestjonijiet tekniċi fl-istabbiltà taċ-ċiklu fit-tul, firxa wiesgħa ta' temperatura, u sigurtà. Meta mqabbla ma 'batteriji tal-jone tal-litju tradizzjonali, batteriji tal-litju ta' stat solidu kollha jistgħu jkissru l-limitu ogħla tad-densità tal-enerġija. Minħabba d-densità ta 'enerġija eċċellenti u l-karatteristiċi ta' sikurezza tagħha, saret ukoll l-aktar teknoloġija promettenti tal-batterija tal-ġenerazzjoni li jmiss. Minkejja dan, il-materjali tal-katodu klassiċi bħalissa ma jistgħux jissodisfaw ir-rekwiżiti ta 'densità għolja ta' enerġija u sikurezza ta 'batteriji tal-litju ta' stat solidu kollu. Materjali tal-katodu bbażati fuq manganiż b'ħafna litju saru l-materjali tal-katodu l-aktar promettenti għal batteriji tal-litju ta 'stat solidu kollha minħabba l-kapaċità speċifika ta' skariku tagħhom Akbar minn jew ugwali għal 250 mAh/g, densità tal-enerġija Akbar minn jew ugwali għal 1000 Wh/kg , u kontenut baxx ta 'Co u Ni.
Madankollu, minħabba l-konduttività elettronika baxxa u r-reazzjoni redox irriversibbli ovvja, l-istruttura tal-interface hija severament degradata, li tagħmel l-imġieba kinetika ta 'materjali katodi bbażati fuq manganiż rikki fil-litju matul iċ-ċarġ u l-iskarigu indebolita. Il-fenomenu ta 'ħarba ta' l-ossiġnu jaggrava din l-imġieba ta 'falliment ta' l-interface, li twassal għal dekompożizzjoni ossidattiva ta 'l-elettrolit, li mbagħad teqred l-istabbiltà ta' l-interface bejn materjali tal-katodu bbażati fuq il-manganiż b'ħafna litju u elettroliti.
Il-kostruzzjoni u ż-żamma ta 'mogħdija stabbli ta' Li+ u e−transport għall-batterija fi stat tax-xogħol hija l-prerekwiżit għall-promozzjoni taċ-ċiklu twil ta 'batteriji ta' stat solidu kollu taħt kundizzjonijiet prattiċi. It-tim tar-riċerka jista 'jibni passaġġ Li+/e-in situ stabbli u veloċi fl-interface tal-materjal tal-katodu/elettrolit solidu billi jaġġusta l-istruttura tal-interface tal-massa/wiċċ u disinn innovattiv, jippromwovi l-attività ta' reazzjoni redox tal-ossiġnu anjoniku, u jtejjeb ir-riversibbiltà tal- ir-reazzjoni redox ta 'ossiġnu anjoniku fuq il-wiċċ tal-materjal tal-katodu tal-batterija tal-litju ta' stat solidu kollu f'temperatura tal-kamra, u b'hekk tistabbilizza l-vultaġġ għoli interface solidu-solidu.
Figura 1. Dijagramma skematika tal-modifika tal-istrateġija tad-disinn tal-istruttura tal-interface tal-massa/wiċċ ta 'materjali tal-katodi bbażati fuq manganiż b'ħafna litju
Dan l-istudju ppropona strateġija ta' sinteżi f'pass wieħed biex jottimizza l-istruttura tal-interface tal-massa/wiċċ ta 'materjali tal-katodu bbażati fuq il-manganiż b'ħafna litju, u ħoloq materjal katodu b'ħafna litju bbażat fuq il-manganiż (5W&LRMO) bi struttura inkorporata bl-ingrossa, W doping u Kisi tal-wiċċ Li2WO4. Din l-istruttura ssaħħaħ l-istabbiltà strutturali bl-ingrossa ta 'materjali tal-katodi bbażati fuq il-manganiż b'ħafna litju, ittejjeb il-kinetika tat-trasferiment ta' Li+/e−, u ttejjeb b'mod sinifikanti l-attività redox ta 'katjoni tal-metall ta' transizzjoni u ossiġnu anjoniku. Jinkiseb kumpens ta 'ċarġ tar-reazzjonijiet redox ta' l-ossiġnu anjoniku matul il-proċess ta 'ċarġ u skariku, u b'hekk jippromwovi r-riversibbiltà ta' reazzjonijiet redox ta 'jone ta' ossiġnu fuq il-wiċċ ta 'materjali katodi bbażati fuq manganiż b'ħafna litju u jistabbilizzaw l-interface solidu-solidu ta' vultaġġ għoli. L-interface ottimizzata tiżgura l-istabbiltà ta 'ċarġ u skariku fil-medda ta' vultaġġ għoli u żżomm kinetiċi effiċjenti ta 'Li+/e−transfer fuq perjodu ta' ċiklu twil, u b'hekk ittejjeb ir-rata ta 'utilizzazzjoni ta' sustanzi attivi fil-materjal tal-katodu kompost.
Figura 2. Evoluzzjoni tal-kinetika tat-trasport interfacial Li+ ta’ materjali tal-katodi bbażati fuq manganiż b’ħafna litju matul l-ewwel proċess ta’ ċarġ u skariku
Dan l-istudju żvela l-proċess ta 'evoluzzjoni ta' impedenza ta 'l-interface bejn il-katodu bbażat fuq il-manganiż b'ħafna litju u l-elettrolit permezz ta' ttestjar ta 'spettroskopija ta' impedenza fil-post (EIS) flimkien ma 'analiżi tal-ħin ta' rilassament (DRT). Il-metodu propost jippermetti viżwalizzazzjoni tal-proċess tal-evoluzzjoni tal-interface matul l-ewwel proċess ta 'ċarġ u skariku u ċiklu twil. L-istudju jifhem profondament l-evoluzzjoni tal-istruttura tal-interface bejn il-materjal tal-katodu bbażat fuq il-manganiż b'ħafna litju u l-elettrolit qabel u wara l-modifika. Jinstab li l-materjal tal-katodu bbażat fuq il-manganiż b'ħafna litju qabel il-modifika juri reazzjoni redox irriversibbli ta 'ossiġnu anjoniku f'vultaġġ għoli, ossidizza aktar l-interface tal-katodu u l-elettroliti, li jirriżulta f'żieda sinifikanti fl-impedenza u tfixkel it-trażmissjoni interfacial Li +. B'kuntrast, il-materjal tal-katodu bbażat fuq manganiż b'ħafna litju modifikat juri kinetiċi ta 'diffużjoni Li + stabbli / veloċi, speċjalment f'vultaġġ għoli ta' 4.6 V, li jimminimizza l-bidla fil-valur tal-impedenza interfacial. Għalhekk, it-trażmissjoni interfacial Li + aktar mgħaġġla u stabbli hija promossa billi tittejjeb ir-riversibbiltà tar-reazzjoni redox tal-ossiġnu anjoniku. Huwa aktar faċli għall-materjali tal-katodu komposti li jiksbu applikazzjonijiet ta 'grad industrijali b'kapaċità tal-wiċċ ta' ~ 3 mAh/cm2 jew saħansitra ogħla. F'25 grad , il-kapaċità tal-wiċċ tal-materjal tal-katodu 5W&LRMO b'tagħbija għolja f'{21}}.2 C rata hija madwar 2.5 mAh/cm2, u r-rata ta 'żamma tal-kapaċità hija 88.1% wara 100 ċiklu; b'rata għolja ta '1 C, turi stabbiltà taċ-ċiklu ultra-twil, b'rata ta' żamma tal-kapaċità ta '84.1% wara 1200 ċiklu. Ir-riċerka tipprovdi mod ġdid biex tiddisinja l-istruttura tal-interface tal-massa/wiċċ ta 'materjali tal-katodu bbażati fuq il-manganiż b'ħafna litju u mod effettiv biex tittejjeb id-densità tal-enerġija tal-batteriji tal-litju ta' stat solidu kollu.
Fl-1 ta 'Ottubru, ir-riżultati tar-riċerka rilevanti ġew ippubblikati fil-Ġurnal tas-Soċjetà Kimika Amerikana taħt it-titlu "Disinn ta' Struttura tal-Bulk/Interfacial ta 'Katodi bbażati fuq Mn-Li-Rich għal Batteriji tal-Lithium-Solid-State All-State".
TOB ENERĠIJA ĠDIDAjipprovdi sett sħiħ tasoluzzjonijiet ta 'batteriji fi stat solidu, inklużmaterjali tal-batterija fi stat solidu, tagħmir tal-batterija fi stat solidu, uLinja ta 'produzzjoni ta' batterija ta 'stat solidusoluzzjonijiet.
