Новый интерфейс твердотельных батарей по-японски

Новый интерфейс твердотельных батарей по-японски

Ученые Токийского технологического института столкнулись с одним из основных недостатков твердотельных батарей — низким сопротивлением на интерфейсе электрода / твердого электролита. С учётом этого недостатка, разработали и сделали аккумулятор, показавший улучшенные электрохимические свойства. Полученные свойства значительно превосходят свойства традиционных литий-ионных батарей. Тем самым, специалисты из Японии продемонстрировали новую технологию твердотельных аккумуляторов и возможности революционизировать портативную электронику.

Японская модернизация аккумуляторов

Многие обладатели техники разного назначения знакомы с перезаряжаемыми литий-ионными АКБ. Эти источники питания развивались в течение последних нескольких десятилетий и в настоящее время поддерживают разные виды электронных устройств.

Между тем, несмотря на широкое использование этого типа источников питания, ученые и представители инженерной сферы считают, что традиционная технология литий-ионных аккумуляторов уже исчерпала свой потенциал, а потому социуму нужны новые типы АКБ.

Твердотельные батареи современного исполнения представляют собой новый тип литий-ионного аккумулятора и, как показала практика, являются потенциально более безопасными и более стабильными энергосберегающими устройствами с более высокой плотностью энергии.

Однако использование таких аккумуляторов ограничено существенным недостатком: сопротивление на интерфейсе электрода / твердого электролита конструкций слишком велико. Эта резистивная величина препятствует быстрой зарядке и разрядке АКБ.

И вот, специалисты Токийского технологического института и Университета Тохоку, изготовили полностью твердотельные батареи с чрезвычайно низким сопротивлением интерфейса.

Твердотельные АКБ с низким сопротивлением интерфейса

Учёные использовали в структуре интерфейса Li (Ni0.5Mn1.5) O4 (LNMO). Выполнением замеров в условиях глубокого вакуума добились гарантий, что новые интерфейсы электролита / электрода не содержат примесей.

После изготовления, электрохимические свойства батарей тщательно изучили с целью получить информацию о распределении Li-ion вокруг границы раздела. Для анализа кристаллической структуры тонких пленок использовались рентгеновская дифракция и рамановская спектроскопия.

В результате обнаружено, что спонтанная миграция ионов Li происходит из слоя Li3PO4 в слой LNMO, превращая половину LNMO в L2NMO на границе Li3PO4 / LNMO. Обратная миграция происходит во время начального процесса зарядки для регенерации LNMO.

Сопротивление интерфейса (как показала спектроскопия электрохимического импеданса) составляло 7,6 Ом на см/кв., что на два порядка меньше, чем у предыдущих твердотельных АКБ на основе LMNO. Ещё меньше отметилось значение у литий-ионных батарей на основе жидких электролитов, использующих LNMO.

Новые батареи также показали эффект быстрой зарядки / разрядки, позволяя заряжать / разряжать АКБ наполовину объёма в течение одной секунды. Более того, улучшилась цикличность нового аккумулятора – производительность оставалась неизменной даже после 100 циклов заряда / разряда.


С помощью материалов: TIT


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *