Устойчивый к окислению твердый электролит обеспечивает высокую энергоемкость катода Li2S.

Напряжения начала окисления (OOV) нескольких твердых электролитов (SE) были определены для полностью твердотельных Li / S батарей с Li2S в качестве активного материала большой емкости. Напряжение питания SE должно превышать напряжение Li2S более чем на 0,2 В для достижения высокой емкости. Разработанные электроды с использованием Li2S и псевдобинарных солей Li-оксикислоты позволили достичь высокой поверхностной емкости в полностью твердотельной батарее. Фото: А. Сакуда, Университет префектуры Осака.

Последние достижения в области материалов, разрабатываемых с 1980-х годов в Университете префектуры Осака (OPU), делают твердотельные батареи (ASSB) еще на шаг ближе к реальности.


В ASSB используется твердый электролит (SE), который разделяет энергия-генерирующие части (катоды и аноды) и привлек внимание как более безопасная, более энергоемкая альтернатива воспламеняющейся жидкости или гелевым электролитам, содержащимся в литий-ионные батареи. Однако одной из основных проблем было достижение плотностей энергии ASSB, которые могут соответствовать и потенциально превосходить литий-ионные батареи.

В прошлых работах, выполненных в OPU, ASSB с катодом, состоящим из твердого раствора сульфида лития (Li2S) и иодид лития, и было обнаружено, что во время заряда и разряда иодид лития действует как путь ионной проводимости в Li2S. Это привело к более высокой энергоемкости батареи, предполагая, что ключ к увеличению емкости был обнаружен в природе проводника из иодида лития.

Команда намеревалась изучить эту взаимосвязь, сосредоточив внимание на электрохимическом окне SE – то, что было переоценено в предыдущих расчетах.

«Понимание практического электрохимического окна SE для катодов и анодов позволит создать более эффективные интерфейсы активного материала и SE и, в свою очередь, поддержать будущие исследования по увеличению плотности энергии ASSB», – заявляет профессор Акитоши Хаяси.

Профессор Хаяси вместе с группой исследователей из Департамента прикладной химии Высшей школы инженерии OPU применил линейную вольтамперометрию с разверткой для исследования напряжений начала окисления (OOV) SE. Они обнаружили, что OOV SE, занятых в ASSB с Li2Положительные электроды S должны быть больше, чем у Li2S на 0,2 В для достижения высокой энергоемкости.

«Найти приемлемое электрохимическое окно для зарядов большой емкости – это только половина решения», – говорит профессор Ацуши Сакуда. «Следующим шагом была разрядка всей этой энергии, которая зависела от ионной проводимости SE».

Здесь команда исследовала устойчивость к окислению нескольких солей лития и обнаружила, что нанокомпозитный электрод, состоящий из Li2S и псевдобинарные соли литий-оксикислоты, которые были обнаружены в ходе исследования, проведенного в 1987 году нынешним президентом университета Масахиро Тацумисаго, показали наилучшие характеристики в твердотельном Li.2Аккумуляторы S. “Мы разработали Ли2Нанокомпозитный катод на основе S с SE, обладающий как устойчивостью к электрохимическому разложению, так и относительно высокой ионной проводимостью », – заявляет д-р Такаши Хакари.

Понимание, полученное в результате этого исследования, позволило команде изготовить литий-ионный аккумулятор высокой емкости.2Нанокомпозитный катод на основе S с использованием твердого электролита с устойчивостью к окислению. Следующий шаг исследовательской группы – превратить это творение в твердотельную литий-серную батарею с удвоенной плотностью энергии литий-ионной батареи.

Исследование опубликовано в Современные функциональные материалы.


Новый материал может проложить путь к лучшим и безопасным батареям


Больше информации:
Такаши Хакари и др., Твердый электролит с устойчивостью к окислению обеспечивает положительный электрод на основе Li 2 S высокой емкости для полностью твердотельных Li / S аккумуляторов, Современные функциональные материалы (2021 год). DOI: 10.1002 / adfm.202106174

Предоставлено Университетом префектуры Осака

Цитата: Устойчивый к окислению твердый электролит обеспечивает высокую энергоемкость катода Li2S (2021 г., 28 октября), полученное 28 октября 2021 г. из https://phys.org/news/2021-10-oxidation-tolerant-solid-electrolyte-high-energy. html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, воспроизведение какой-либо части без письменного разрешения запрещено. Контент предоставляется только в информационных целях.

Leave a Comment

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.