Baterai solid-state membawa terobosan besar dan mengambil langkah solid menuju komersialisasi

Sebuah tim peneliti dari Tokyo Institute of Technology, AIST, dan Universitas Yamagata baru-baru ini menemukan strategi untuk mengembalikan resistensi rendah,Dengan demikian mengambil langkah yang solid di jalan menuju komersialisasi semua baterai solid-stateMereka juga mengeksplorasi mekanisme reduksi yang mendasari, membuka jalan untuk pemahaman mendasar tentang bagaimana baterai lithium keadaan padat bekerja.

Baterai lithium solid-state telah menjadi kegilaan baru dalam ilmu material dan teknik karena baterai lithium-ion tradisional tidak lagi dapat memenuhi standar teknologi canggih,seperti kendaraan listrik yang membutuhkan kepadatan energi yang tinggiBaterai solid state, yang menggunakan elektrolit padat alih-alih elektrolit cair yang ditemukan dalam baterai konvensional, tidak hanya memenuhi standar ini,tapi juga relatif lebih aman dan lebih nyaman karena mereka memiliki potensi untuk diisi dalam waktu singkat.

Namun, elektrolit padat juga memiliki tantangan sendiri. salah satu tantangan penting adalah bahwa antarmuka antara katoda dan elektrolit padat menunjukkan ketahanan yang besar,sumbernya tidak dipahami dengan baikSelain itu, ketika permukaan elektroda terpapar udara, resistensi meningkat, menurunkan kapasitas dan kinerja baterai.Meskipun beberapa upaya telah dilakukan untuk mengurangi resistensi, tidak ada yang bisa mengurangi ke 10Ω cm2 (ohm-centimeter-kuadrat), nilai resistensi antarmuka yang dilaporkan ketika tidak terkena udara.

Dalam sebuah studi baru-baru ini yang diterbitkan dalam ACS Applied Materials & Interfaces, sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Profesor Taro Hitosugi dari Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) di Jepang dan Shigeru Kobayashi,seorang mahasiswa doktor di Tokyo Institute of Technology, mungkin akhirnya menyelesaikan masalah.

Dengan membangun strategi untuk mengembalikan resistensi antarmuka yang rendah, dan mengungkap mekanisme pengurangan ini,tim memberikan wawasan berharga dalam pembuatan baterai solid-state berkinerja tinggiPenelitian ini merupakan hasil penelitian bersama oleh Tokyo Institute of Technology, National Institute of Advanced Industrial Technology (AIST) Jepang dan Universitas Yamagata.

Pertama, tim menyiapkan baterai film tipis yang terdiri dari anode lithium, katoda lithium kobalt oksida, dan elektrolit padat 3PO4.tim mengekspos permukaan lithium kobalt oksida ke udara, nitrogen (N2), oksigen (O2), karbon dioksida (CO2), hidrogen (H2) dan uap air (H2O) selama 30 menit.

Yang mengejutkan, mereka menemukan bahwa paparan N2, O2, CO2 dan H2 tidak menurunkan kinerja sel dibandingkan dengan sel yang tidak terkena."Hanya uap H2O sangat merusak antarmuka Li3PO4-LiCoO2 dan secara dramatis meningkatkan nilai resistensi, yang lebih dari 10 kali lebih tinggi dari antarmuka yang tidak terekspos", kata Prof. Hitosugi.

Tim selanjutnya melakukan proses yang disebut "annelling", di mana sampel tersebut mengalami perawatan panas seperti baterai pada 150 ° C selama satu jam, di mana elektroda negatif disimpan.AnehnyaDengan melakukan simulasi numerik dan pengukuran mutakhir, kita dapat menemukan bahwa pada saat ini,tim kemudian menemukan bahwa pengurangan ini dapat dikaitkan dengan penghapusan spontan proton dari struktur lithium dioksida selama "relief. "

Profesor Hitosugi menyimpulkan, "Studi kami menunjukkan bahwa proton dalam struktur litium kobaltat memainkan peran penting dalam proses pemulihan.Kami berharap bahwa pencerahan proses mikroskopis antarmuka ini akan membantu memperluas potensi aplikasi baterai keadaan padat".