Le batterie al litio a stato solido sono diventate una nuova tendenza nel campo della scienza e dell'ingegneria dei materiali

Le batterie al litio completamente solide sono diventate un nuovo boom 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 il veicolo elettrico️I veicoli elettrici devono soddisfare condizioni quali elevata densità energetica, ricarica rapida e lunga durata del ciclo.Le batterie a stato solido utilizzano un elettrolita solido al posto dell'elettrolita liquido nelle batterie tradizionali, che non solo soddisfa le norme di cui sopra, ma è anche relativamente più sicuro e più conveniente.

Tuttavia, gli elettroliti solidi presentano anche problemi difficili da superare.e l'origine è meno chiaraInoltre, quando la superficie dell'elettrodo è esposta all'aria, la resistenza aumenta e la capacità e le prestazioni della batteria diminuiscono.Nessuno è riuscito a ridurlo a 10.Ωcm2️al valore della resistenza quando non esposto all'aria.

Ora, in uno studio recentemente pubblicato su ACS Applied Materials and Interface, un team di ricerca guidato dal professor Taro Hitosugi della Tokyo University of Technology, Giappone, e Shigeru Kobayashi,uno studente di dottorato alla Tokyo University of Technology, ha finalmente risolto il problema.

In primo luogo, il team ha preparato una batteria a film sottile composta da un anodo di litio, un catodo di acido cobalto di litio e 3PO4 di un elettrolita solido.azoto, ossigeno, anidride carbonica, idrogeno e vapore acqueo per 30 minuti prima di completare la produzione della batteria.

Con loro sorpresa scoprirono che batterie esposte alla maggior parte del gas non riducevano le prestazioni delle batterie rispetto a quelle non esposte.Solo il vapore acqueo aumenta notevolmente il valore della resistenza della batteria, più di 10 volte superiore al valore della resistenza non esposta.

Il team ha quindi condotto un processo noto come " ricottura (Annealing), in cui la batteria del campione è stata trattata termicamente per un' ora a 150 °C.°C. Sorprendentemente, il processo ha ridotto la resistenza a 10.3Ωcm2, paragonabile alla resistenza della batteria non esposta.

Eseguendo simulazioni e misurazioni numeriche, il team ha successivamente scoperto che questa riduzione era attribuibile alla rimozione spontanea di protoni dalla struttura LiO 2 durante l'arrotolamento.Gli scienziati hanno detto"Il nostro studio dimostra che i protoni nelle strutture acido-litio-cobalto svolgono un ruolo importante nel ridurre la resistenza.Speriamo che l'elucidazione di questi processi microscopici contribuisca ad ampliare il potenziale di applicazione delle batterie a stato solido.