Menggandakan kapasitas baterai lithium solid-state
Green Tech

Menggandakan kapasitas baterai lithium solid-state


Kunci untuk Baterai Solid-State Berkapasitas Tinggi. Kredit: Taro Hitosugi

Para ilmuwan di Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech), Tohoku University, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, dan Nippon Institute of Technology telah menunjukkan melalui eksperimen bahwa antarmuka elektrolit / elektroda yang bersih adalah kunci untuk mewujudkan lithium solid-state berkapasitas tinggi baterai. Temuan mereka dapat membuka jalan untuk desain baterai yang lebih baik dengan peningkatan kapasitas, stabilitas, dan keamanan untuk perangkat seluler dan kendaraan listrik.

Baterai lithium-ion cair ada di mana-mana, ditemukan di sebagian besar perangkat seluler sehari-hari. Meskipun memiliki keuntungan yang cukup besar, baterai berbasis cairan juga memiliki risiko yang cukup besar. Ini telah menjadi jelas bagi publik dalam beberapa tahun terakhir setelah laporan smartphone terbakar karena kesalahan desain yang menyebabkan elektrolit cairan baterai bocor dan terbakar.

Kerugian lain seperti biaya fabrikasi, daya tahan, dan kapasitas, membuat para ilmuwan melihat teknologi yang berbeda: baterai lithium solid-state (SSLBs). SSLB terdiri dari elektroda padat dan elektrolit padat yang menukar ion litium (Li) selama pengisian dan pengosongan. Kepadatan dan keamanan energinya yang lebih tinggi membuat SSLB menjadi sumber yang sangat kuat.

Namun, masih banyak tantangan teknis yang mencegah komersialisasi SSLB. Untuk studi saat ini, para peneliti melakukan serangkaian eksperimen dan memperoleh wawasan yang dapat membawa kinerja SSLB ke tingkat berikutnya. Profesor Taro Hitosugi dari Tokyo Tech, yang memimpin penelitian tersebut, menjelaskan motivasi mereka: “LiNi0,5M N1.5HAI4 (LNMO) adalah bahan yang menjanjikan untuk elektroda positif SSLB karena dapat menghasilkan tegangan yang relatif lebih tinggi. Dalam studi ini, kami menunjukkan operasi baterai pada 2,9 dan 4,7 V, dan secara bersamaan mencapai kapasitas besar, siklus stabil, dan resistansi rendah pada antarmuka elektrolit / elektroda. “

Penelitian sebelumnya telah mengisyaratkan bahwa memproduksi antarmuka elektrolit / elektroda yang bersih sangat penting untuk mencapai resistansi antarmuka yang rendah dan pengisian cepat dalam SSLB berbasis LNMO. Ilmuwan juga mencatat bahwa ion Li secara spontan bermigrasi dari elektrolit Li3PO4 (LPO) ke lapisan LNMO setelah fabrikasi, membentuk LiNi.0,5M N1.5HAI4 (L2NMO) di LNMO dengan distribusi yang tidak diketahui dan berdampak pada kinerja baterai.

Tim menyelidiki apa itu L2Fase NMO seperti menganalisis perubahan struktur kristal antara Li0Ni0,5Mn1.5O4 (L0NMO) dan L2Fase NMO selama pengisian dan pemakaian. Mereka juga mempelajari distribusi awal L2NMO pada antarmuka LPO / LNMO bersih yang dibuat dalam ruang hampa, serta efek ketebalan elektroda.

Menariknya, antarmuka yang bersih memfasilitasi interkalasi dan deinterkalasi Li selama pengisian dan pemakaian SSLB. Hasilnya, kapasitas SSLB dengan antarmuka yang bersih dua kali lipat dari baterai berbasis LNMO konvensional. Selain itu, penelitian ini menandai pertama kalinya reaksi reversibel stabil ditemukan antara L0NMO dan L.2Fase NMO di SSLB.

Asisten Profesor Hideyuki Kawasoko dari Universitas Tohoku dan penulis utama studi tersebut mengatakan, “Temuan kami menunjukkan bahwa pembentukan antarmuka LPO / LNMO yang bebas kontaminasi dan bersih adalah kunci untuk meningkatkan kapasitas SSLB sekaligus memastikan resistansi antarmuka yang rendah untuk pengisian cepat. “

Selain perangkat seluler, SSLB dapat menemukan rumah di dalam mobil listrik, di mana biaya dan daya tahan baterai menjadi penghalang utama untuk komersialisasi yang meluas. Hasil penelitian ini memberikan wawasan penting untuk desain SSLB di masa depan dan membuka jalan untuk transisi dari bahan bakar fosil ke cara transportasi yang lebih ramah lingkungan. Nantikan kemunculan SSLB!


Memperluas batas baterai Li-ion — elektroda untuk semua baterai solid-state


Informasi lebih lanjut:
Hideyuki Kawasoko dkk, Antarmuka Padatan-Elektrolit / Elektroda yang Bersih Menggandakan Kapasitas Baterai Lithium Solid-State, Bahan & Antarmuka Terapan ACS (2021). DOI: 10.1021 / acsami.0c21586

Disediakan oleh Institut Teknologi Tokyo

Kutipan: Menjaga jalur yang bersih: Menggandakan kapasitas baterai litium solid-state (2021, 26 Januari) diambil pada 26 Januari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-01-path-capacity-solid-state-lithium- battery.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Lagutogel