Le batterie a stato solido hanno fatto un passo avanti verso la commercializzazione

Un team di ricerca dell'Istituto di Tecnologia di Tokyo, dell'AIST e della Yamagata University ha recentemente inventato una strategia per ripristinare la bassa resistenza,La Commissione ritiene pertanto che la Commissione abbia compiuto un passo decisivo verso la commercializzazione delle batterie a stato solido.Hanno anche esplorato il meccanismo di riduzione sottostante, aprendo la strada a una comprensione fondamentale di come funzionano le batterie al litio a stato solido.

Le batterie al litio allo stato solido sono diventate una nuova moda nella scienza dei materiali e nell'ingegneria perché le batterie tradizionali agli ioni di litio non possono più soddisfare gli standard delle tecnologie avanzate,come i veicoli elettrici che richiedono un'elevata densità energeticaLe batterie a stato solido, che utilizzano un elettrolita solido al posto dell'elettrolita liquido presente nelle batterie convenzionali, non solo soddisfano queste norme, ma anche le norme di sicurezza.ma sono anche relativamente più sicuri e più convenienti perché hanno il potenziale di essere caricati in un breve periodo di tempo.

Tuttavia, gli elettroliti solidi hanno anche le loro sfide.la cui fonte non è ben compresaInoltre, quando la superficie dell'elettrodo è esposta all'aria, la resistenza aumenta, degradando la capacità e le prestazioni della batteria.Anche se sono stati fatti alcuni tentativi per ridurre la resistenza, nessuno è stato in grado di ridurlo a 10Ω cm2 (ohm-centimetro-quadrato), il valore di resistenza interfacciale riportato quando non esposto all'aria.

In uno studio recente pubblicato su ACS Applied Materials & Interfaces, un gruppo di ricerca guidato dal professor Taro Hitosugi del Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) in Giappone e Shigeru Kobayashi,uno studente di dottorato al Tokyo Institute of Technology, potrebbe aver finalmente risolto il problema.

Stabilendo una strategia per ripristinare la bassa resistenza interfacciale, e scoprendo il meccanismo di questa riduzione,il team ha fornito preziose informazioni sulla fabbricazione di batterie a stato solido ad alte prestazioniLa ricerca è il risultato di uno studio congiunto dell'Istituto di tecnologia di Tokyo, dell'Istituto nazionale giapponese di tecnologia industriale avanzata (AIST) e dell'Università di Yamagata.

In primo luogo, il team ha preparato una batteria a film sottile composta da un anodo di litio, un catodo di ossido di litio e un elettrolita solido 3PO4.La squadra ha esposto l' ossido di litio e cobalto all' aria., azoto (N2), ossigeno (O2), anidride carbonica (CO2), idrogeno (H2) e vapore acqueo (H2O) per 30 minuti.

Con loro sorpresa, scoprirono che l'esposizione a N2, O2, CO2 e H2 non degradava le prestazioni delle cellule rispetto alle cellule non esposte."Solo il vapore H2O degrada fortemente l'interfaccia Li3PO4-LiCoO2 e aumenta drasticamente il suo valore di resistenza, che è più di 10 volte superiore a quella dell'interfaccia non esposta", ha detto il Prof. Hitosugi.

Il team ha poi eseguito un processo chiamato "annellazione", in cui il campione è stato sottoposto a un trattamento termico a batteria a 150 ° C per un'ora, dove è stato depositato l'elettrodo negativo.Sorprendentemente., questo ha ridotto la resistenza a 10,3Ω cm2, che è paragonabile alla resistenza di una cella non esposta.Il team ha poi scoperto che questa riduzione poteva essere attribuita alla rimozione spontanea di protoni dalla struttura del diossido di litio durante l'"annealing". "

Il professor Hitosugi conclude: "Il nostro studio mostra che i protoni nella struttura del cobalto di litio svolgono un ruolo importante nel processo di recupero.Ci auguriamo che l'elucidazione di questi processi microscopici interfacciali contribuirà ad ampliare il potenziale di applicazione delle batterie a stato solido"..