Обеспечение работы батарей при нулевом внешнем давлении

Лаборатория хранения и преобразования энергии Калифорнийского университета в Сан-Диего / Дийи Ченг

Подписываясь, вы соглашаетесь с нашими Условиями использования и политикой. Вы можете отказаться от подписки в любое время.

Группа исследователей аккумуляторов под руководством Калифорнийского университета в Сан-Диего и Чикагского университета разработала материал под названием оксинитрид лития-фосфора (LiPON), который, как было обнаружено в ходе функциональных испытаний аккумуляторов, способствует равномерному электрохимическому осаждению металлического лития при нулевых температурах. внешнее давление.

Об этом говорится в пресс-релизе ведомства, опубликованном в четверг.

«LiPON — это тонкопленочный твердотельный электролит, который проводит ионы лития и демонстрирует большие перспективы для сочетания с широким спектром электродных материалов для индустрии литиевых батарей будущего. Однако существующие методы производства LiPON не позволяют исследователям полностью понять материал. Теперь команда нашла способ производить этот многообещающий твердотельный электролит в отдельно стоящей форме, что позволяет более комплексно изучать LiPON», — отмечается в сообщении для прессы.

«Новый подход к созданию LiPON также открыл возможности для использования этого твердотельного электролита для создания литий-металлических твердотельных батарей, которые могут работать при минимальном внешнем давлении».

Ученые также разработали новую методологию производства пленки LiPON в отдельно стоящей форме путем создания гибкой и прозрачной отдельно стоящей пленки LiPON (FS-LiPON), совместимой с широким спектром спектроскопических методов. Этот метод позволил получить новую информацию о тепловых и механических свойствах.

Исследовательская группа также применила новую автономную версию твердотельного электролита в функциональных тестах аккумуляторов, сообщив, что тонкопленочный FS-LiPON способствует равномерному электрохимическому осаждению металлического лития при нулевом внешнем давлении. Этот результат дает ценные подсказки относительно проектирования интерфейсов в объемных твердотельных батареях.

Тонкопленочные батареи на основе LiPON имеют множество применений в различных областях, например, в носимых устройствах и других компактных электронных устройствах с гигантским рынком. «Пленка FS-LiPON, созданная в этой работе, позволила провести углубленное обсуждение межфазной химии, ионной диффузии и разработки интерфейсов, что пролило свет как на основы, так и на применение материалов LiPON и могло бы принести пользу разработке литиевых твердотельных батарей во многих странах. пути», — отмечается в заключении пресс-релиза.

Эта работа была опубликована в журнале Nature Nanotechnology в четверг.

Аннотация исследования:

Оксинитрид лития-фосфора (LiPON) представляет собой аморфный твердый электролит, который широко изучался в течение последних трех десятилетий. Несмотря на обещание объединить его с различными материалами электродов, жесткость LiPON и чувствительность к воздуху накладывают ограничения на понимание его внутренних свойств. Здесь мы сообщаем о методологии синтеза LiPON в отдельной форме, которая демонстрирует замечательную гибкость и модуль Юнга ~ 33 ГПа. Мы используем твердотельный ядерный магнитный резонанс и дифференциальную сканирующую калориметрию, чтобы количественно выявить химию интерфейса Li/LiPON и наличие четко определенной температуры стеклования LiPON 207 ° C. Сочетая межфазное напряжение и слой затравки золота, наш отдельно стоящий LiPON демонстрирует равномерно плотное осаждение металлического лития без помощи внешнего давления. Эта отдельно стоящая пленка LiPON дает возможность изучить фундаментальные свойства LiPON для разработки интерфейсов твердотельных батарей.