Penyembuhan elektrolit keramik yang terdegradasi oleh litium dendrit
Energy

Penyembuhan elektrolit keramik yang terdegradasi oleh litium dendrit


Plot Nyquist impedansi elektrokimia untuk sel simetris Li / Ta-LLZO / Li sebelum dan sesudah uji pelapisan / pengupasan Li (kiri) dan penetrasi dendrit Li di Ta-LLZO (kanan). Kredit: Universitas Teknologi Toyohashi.

Sebuah tim peneliti di Departemen Teknik Informasi Listrik dan Elektronik di Universitas Teknologi Toyohashi dan Departemen Kimia di Universitas Calgary telah menyelidiki efek pasca anil untuk penyembuhan elektrolit padat Li garnet yang terdegradasi oleh pertumbuhan dendrit Li. Konduktivitas ionik elektrolit padat yang dianil sedikit lebih rendah daripada elektrolit sebelum anil tetapi dipertahankan di atas 10-4 S cm-1 pada suhu kamar. Hasil elektrokimia yang diperoleh menunjukkan kemungkinan menggunakan kembali elektrolit padat yang terdegradasi oleh pertumbuhan dendrit Li dalam baterai Li yang semuanya solid-state.

Sebuah tim peneliti di Departemen Teknik Informasi Listrik dan Elektronik di Universitas Teknologi Toyohashi dan Departemen Kimia di Universitas Calgary telah menyelidiki efek pasca anil untuk penyembuhan elektrolit padat Li garnet yang terdegradasi oleh pertumbuhan dendrit Li. Konduktivitas ionik elektrolit padat yang dianil sedikit lebih rendah daripada elektrolit sebelum anil tetapi dipertahankan jauh di atas 10-4 S cm-1 pada suhu kamar. Hasil elektrokimia yang diperoleh menunjukkan kemungkinan menggunakan kembali elektrolit padat yang terdegradasi oleh pertumbuhan dendrit Li dalam baterai Li yang semuanya solid-state. Hasil penelitian mereka telah dipublikasikan di ACS Bahan Energi Terapan pada tanggal 7 Desember 2020.

Pengembangan bahan penghantar lithium-ion padat anorganik untuk digunakan sebagai elektrolit padat sangat penting untuk pengembangan baterai lithium (Li) all-solid-state generasi mendatang yang sangat aman dan andal. Di antara berbagai bahan elektrolit padat berbasis oksida, oksida jenis garnet dengan rumus Li7Itu3Zr2HAI12 (LLZO) telah menarik banyak perhatian karena konduktivitas Li-ionnya yang tinggi pada suhu kamar, kinerja termal yang sangat baik, dan stabilitas tinggi terhadap logam Li.

Meskipun menggunakan logam Li dengan kapasitas teoritis gravimetri besar (= 3.860 mAh g-1) dan potensial redoks terendah karena elektroda negatif menyebabkan kepadatan energi baterai yang tinggi, pembentukan antarmuka padat-padat antara LLZO dan elektroda logam Li adalah kelemahan utama. Sambungan antar muka yang buruk menyebabkan pelapisan Li yang tidak seragam dan penetrasi antar butir Li dendrit dalam polikristalin LLZO. Efek ini menonjol saat baterai didaur ulang terutama pada kepadatan arus tinggi, yang mengakibatkan kegagalan hubung singkat internal.

Penyembuhan elektrolit keramik yang didegradasi oleh dendrit Li

Foto-foto Ta-LLZO terdegradasi oleh Li dendrit sebelum dan sesudah pasca-anil (kiri) dan konduktivitas Li-ion dari Ta-LLZO yang disiapkan dan pasca-anil (kanan). Kredit: Universitas Teknologi Toyohashi.

Tentunya, pembentukan teknologi pencegahan untuk kegagalan korsleting diteliti secara luas untuk pengembangan baterai semua-solid-state dengan logam Li sebagai elektroda negatif. Sebaliknya, dari sudut pandang penggunaan sumber daya material yang efektif, kemungkinan penggunaan kembali LLZO yang diekstrak dari baterai solid-state setelah terjadinya kegagalan hubung singkat patut dipertimbangkan. Jika jumlah dendrit Li yang merambat di LLZO kecil dan area hubung singkat sangat terlokalisasi, LLZO dapat digunakan kembali dengan membuang dendrit Li di dalamnya.

Untuk pertama kalinya, tim peneliti di Departemen Teknik Informasi Listrik dan Elektronik di Universitas Teknologi Toyohashi dan Departemen Kimia di Universitas Calgary telah menyelidiki penggunaan kembali keramik LLZO (Ta-LLZO) tersubstitusi Ta tipe garnet. elektrolit padat korsleting atau terdegradasi oleh penetrasi logam Li selama pengujian pelapisan / pengupasan Li elektrokimiawi untuk sel simetris Li / Ta-LLZO / Li.

Ta-LLZO dikeluarkan dari sel yang diuji setelah terjadi degradasi melalui penetrasi dendrit Li dan kemudian elektroda logam Li yang dipasang dengan Ta-LLZO dihilangkan dalam etanol. Setelah itu, Ta-LLZO dianil di udara pada suhu 800-900 ºC selama beberapa jam. Telah dikonfirmasi bahwa Ta-LLZO yang dianil menunjukkan konduktivitas ion Li yang sedikit lebih rendah dibandingkan dengan yang telah disiapkan tetapi mempertahankan konduktivitas jauh di atas 10-4 S cm-1 pada suhu kamar. Sedikit penurunan dalam konduktivitas Ta-LLZO anil terutama dikaitkan dengan pembentukan fase pengotor dan perubahan struktural di dekat permukaan ujung Ta-LLZO, dan tingkat degradasi tergantung pada ukuran area untuk penetrasi dendrit Li. Selanjutnya, pelapisan / stripping Li dalam sel simetris lain dengan Ta-LLZO anil dapat dilakukan.

Tim peneliti percaya bahwa degradasi konduktivitas ion Li dalam LLZO anil dapat dikurangi lebih lanjut dengan mengoptimalkan kondisi pasca anil, dan hasil yang diperoleh dapat digunakan sebagai informasi mendasar untuk penggunaan kembali LLZO yang dihubung pendek atau terdegradasi sebagai elektrolit padat. di baterai Li solid state lainnya.


Metode sederhana untuk lembaran elektrolit fleksibel berbasis keramik untuk baterai logam litium


Informasi lebih lanjut:
Ryoji Inada et al, Pengaruh Postannealing pada Properti dari Li7La Ta-Doped3Zr2HAI12 Elektrolit Padat Terdegradasi oleh Penetrasi Li Dendrit, Bahan Energi Terapan ACS (2020). DOI: 10.1021 / acsaem.0c02474

Disediakan oleh Universitas Teknologi Toyohashi

Kutipan: Penyembuhan elektrolit keramik yang terdegradasi oleh dendrit litium (2021, 19 Januari) diambil pada 24 Januari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-01-ceramic-electrolyte-degraded-lithium-dendrite.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 : Togel HK