智能制造網(wǎng)APP
智能制造網(wǎng)手機站
智能制造網(wǎng)小程序
智能制造網(wǎng)官微
智能制造網(wǎng)服務(wù)號
智能控制
機器人
儀器儀表
物聯(lián)網(wǎng)
3D打印
工業(yè)軟件
回放
品牌
傾技
來自東京理工大學(xué)、AIST 和山形大學(xué)的研究團隊近日發(fā)明了一種恢復(fù)低電阻的策略，從而在全固態(tài)電池商業(yè)化道路上邁出了堅實的一步。他們還探索了基本的還原機制，為從根本上了解全固態(tài)鋰電池的工作原理鋪平了道路。
由于傳統(tǒng)的鋰離子電池已經(jīng)不能滿足先進技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，例如電動汽車需要高能量密度、快速充電和長循環(huán)壽命，因此全固態(tài)鋰電池已經(jīng)成為材料科學(xué)和工程領(lǐng)域的新熱潮。全固態(tài)電池使用固體電解質(zhì)而不是傳統(tǒng)電池中的液體電解質(zhì)，不僅符合這些標(biāo)準(zhǔn)，而且相對來說更安全、更方便，因為它們有可能在短時間內(nèi)充電。
然而，固體電解質(zhì)也有自己的挑戰(zhàn)。重要挑戰(zhàn)之一是，正極和固體電解質(zhì)之間的接口顯示出一個大的電阻，其根源還不太清楚。此外，當(dāng)電極表面暴露在空氣中時，電阻增加，使電池的容量和性能下降。雖然已經(jīng)做了一些嘗試來降低電阻，但沒有人能夠?qū)⑵浣档偷?10Ω cm2(歐姆-厘米-平方)，即報告的不暴露在空氣中時的界面電阻值。
最近發(fā)表在《ACS Applied Materials & Interfaces》的一項研究中，由日本東京工業(yè)大學(xué)(Tokyo Tech)的 Taro Hitosugi 教授和東京工業(yè)大學(xué)的博士生 Shigeru Kobayashi 領(lǐng)導(dǎo)的研究小組可能最終解決了這個問題。
通過建立一個恢復(fù)低界面電阻的策略，以及解開這種減少的機制，該團隊為高性能全固態(tài)電池的制造提供了寶貴的見解。這項研究是東京理工大學(xué)、日本國立高等產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究所(AIST)和山形大學(xué)聯(lián)合研究的結(jié)果。
首先，該團隊準(zhǔn)備了由鋰負(fù)極、鈷酸鋰正極和 3PO4 固體電解質(zhì)組成的薄膜電池。在完成電池的制造之前，該團隊將鈷酸鋰表面暴露在空氣、氮氣(N2)、氧氣(O2)、二氧化碳(CO2)、氫氣(H2)和水蒸汽(H2O)中30分鐘。
令他們驚訝的是，他們發(fā)現(xiàn)與未暴露的電池相比，暴露在 N2、O2、CO2 和 H2 下并沒有降低電池的性能。Hitosugi 教授說：“只有H2O蒸氣使Li3PO4-LiCoO2界面強烈退化，并使其電阻值急劇增加，比未曝光界面的電阻值高10倍以上”。
該團隊接下來進行了一個稱為“annealing”的過程，在這個過程中，樣品在 150°C 的溫度下進行了一個小時的電池形式的熱處理，即沉積了負(fù)極。令人驚訝的是，這將電阻降到了 10.3Ω cm2，與未暴露的電池的電阻相當(dāng)。通過進行數(shù)值模擬和前沿測量，研究小組隨后發(fā)現(xiàn)，這種降低可歸因于“annealing”過程中質(zhì)子從二氧化鋰結(jié)構(gòu)中的自發(fā)移除。
Hitosugi 教授總結(jié)道：“我們的研究表明，鈷酸鋰結(jié)構(gòu)中的質(zhì)子在恢復(fù)過程中發(fā)揮著重要作用。我們希望這些界面微觀過程的闡明將有助于拓寬全固態(tài)電池的應(yīng)用潛力”。
(原標(biāo)題：全固態(tài)電池迎來重大突破 朝商業(yè)化邁出堅實一步)
浙公網(wǎng)安備 33010602000006號
智能制造網(wǎng)APP
智能制造網(wǎng)小程序
微信公眾號
