Strategi desain inti untuk baterai tahan api
Energy

Strategi desain inti untuk baterai tahan api


Skema segi kristal tersingkap dari struktur kubik dengan orientasi (100), (110), dan (111). Kredit: Institut Sains dan Teknologi Korea (KIST)

Baterai all-solid-state adalah baterai generasi berikutnya yang secara bersamaan dapat meningkatkan stabilitas dan kapasitas baterai lithium yang ada. Penggunaan katoda dan elektrolit padat yang tidak mudah terbakar dalam baterai tersebut sangat mengurangi risiko meledak atau terbakar di bawah suhu tinggi atau benturan eksternal dan memfasilitasi kepadatan energi yang tinggi, yang dua kali lipat dari baterai litium. Baterai yang semuanya solid-state diharapkan menjadi pengubah permainan di pasar kendaraan listrik dan perangkat penyimpanan energi. Terlepas dari keunggulan ini, konduktivitas ionik yang rendah dari elektrolit padat yang dikombinasikan dengan resistansi antar muka yang tinggi dan kerusakan yang cepat mengurangi kinerja dan masa pakai baterai, sehingga membatasi komersialisasi mereka.

Institut Sains dan Teknologi Korea (KIST) dengan bangga mengumumkan bahwa tim peneliti Taman Dr. Sang-baek di Pusat Penelitian Bahan Energi, bekerja sama dengan tim peneliti Profesor Hyun-jung Shin dari Universitas Sungkyunkwan, telah mengembangkan strategi desain material terobosan yang dapat mengatasi masalah resistansi antarmuka yang tinggi antara elektrolit padat dan katoda, yang merupakan hambatan untuk komersialisasi baterai semua-solid-state.

Fenomena fisik yang unik terjadi pada antarmuka tempat dua zat berbeda bertemu. Tidak seperti atom di dalam sebagian besar zat, yang berpegangan tangan dengan atom lain di sekelilingnya dan membentuk ikatan stabil, atom di antarmuka, yang tidak memiliki atom tetangga dari zat yang sama di satu sisi, cenderung membentuk susunan atom yang berbeda.

Dalam baterai semua-solid-state yang memiliki antarmuka elektrolit elektroda-solid padat, fenomena terjadi yang mengganggu pengaturan atom dan membatasi transfer muatan, sehingga meningkatkan resistansi dan mempercepat kerusakan. Metode pelapisan bahan yang sesuai pada permukaan katoda dan elektrolit atau penyisipan lapisan antara saat ini sedang dipelajari untuk memecahkan masalah yang disebutkan di atas. Namun, hal ini semakin meningkatkan biaya dan menurunkan keseluruhan aktivitas dan kepadatan energi baterai.

Strategi desain inti untuk baterai tahan api

Foto dan skema konfigurasi ASSLB untuk katoda film tipis LNMO. Kredit: Institut Sains dan Teknologi Korea (KIST)

Untuk mengatasi masalah ini, tim peneliti bersama Universitas KIST-Sungkyunkwan pertama-tama secara sistematis mengidentifikasi struktur kristal material yang secara langsung mempengaruhi antarmuka padat. Menggunakan teknologi film epitaxial (teknologi manufaktur semikonduktor) untuk menumbuhkan film tipis di sepanjang arah pembentukan kristal substrat, film katoda yang memiliki bidang kristal terbuka berbeda diperoleh dalam kondisi yang berbeda-beda. Pengaruh bidang kristal terpapar pada antarmuka antara elektrolit padat dan bahan katoda dianalisis secara rinci, dengan mengabaikan faktor lain seperti ukuran partikel dan luas kontak yang dapat mempengaruhi hasil.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa kebocoran logam transisi dari bahan katoda ke elektrolit ditekan oleh struktur bidang kristal yang terekspos, yang meningkatkan stabilitas baterai semua-solid-state. Selain itu, ketika antarmuka kristal diatur sejajar dengan arah pergerakan elektron, pergerakan ion dan elektron di sepanjang kristal tidak terhalang, sehingga mengurangi hambatan dan meningkatkan keluaran.

“Ini berarti bahwa meningkatkan material katoda itu sendiri dengan meningkatkan kerapatan bidang kristal dan menyesuaikan arah antarmuka antara kristal dapat memastikan kinerja dan stabilitas tinggi,” kata Dr. Sang-baek Park, KIST. “Kami berencana untuk mempercepat pengembangan bahan baterai semua-solid-state dengan mengatasi ketidakstabilan elektrolit padat dan antarmuka katoda padat dan menanamkan peningkatan karakteristik pertukaran muatan ion melalui studi ini, yang telah menyelidiki mekanisme semua-solid-state degradasi baterai. ”


Peneliti mengembangkan struktur elektroda baru untuk baterai sekunder yang semuanya solid-state


Informasi lebih lanjut:
Seunghwan Lee dkk, Rekayasa antarmuka nano dalam baterai logam litium solid-state: Menyesuaikan aspek kristal yang terbuka dari LiNi yang tumbuh secara epitaksial0,5M N1.5HAI4 film, Energi Nano (2020). DOI: 10.1016 / j.nanoen. 2020.105480

Disediakan oleh Dewan Riset Nasional Sains & Teknologi

Kutipan: Strategi desain inti untuk baterai tahan api (2021, 11 Januari) diambil pada 11 Januari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-01-core-strategy-fire-resistant-batteries.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