Baterai lithium keadaan padat telah menjadi ledakan baru di bidang ilmu material dan teknik

Baterai lithium padat telah menjadi boom baru dalam ilmu material dan teknik, karena baterai lithium-ion tradisional tidak lagi dapat memenuhi standar teknologi canggih,seperti kendaraan listrik️Kendaraan listrik harus memenuhi kondisi seperti kepadatan energi yang tinggi, pengisian cepat dan umur siklus yang panjang.Baterai keadaan padat menggunakan elektrolit padat alih-alih elektrolit cair dalam baterai tradisional, yang tidak hanya memenuhi standar di atas, tetapi juga relatif lebih aman dan lebih nyaman.

Namun, elektrolit padat juga memiliki masalah yang sulit untuk diatasi. Ternyata bahwa resistensi besar terjadi antara elektroda positif dan elektrolit padat,dan asal-usulnya kurang jelasSelain itu, ketika permukaan elektroda terkena udara, resistensi meningkat dan kapasitas dan kinerja baterai menurun.Tidak ada yang bisa mengurangi ke 10Ohcm2️ke nilai resistensi ketika tidak terkena udara.

Sekarang, dalam sebuah studi yang baru-baru ini diterbitkan dalam ACS Applied Materials and Interface, tim peneliti yang dipimpin oleh Profesor Taro Hitosugi dari Universitas Teknologi Tokyo, Jepang, dan Shigeru Kobayashi,seorang mahasiswa PhD di Tokyo University of Technology, akhirnya mengatasi masalah ini.

Pertama, tim menyiapkan baterai film tipis yang terdiri dari anode lithium, katoda asam litium kobalt, dan 3PO4 dari elektrolit padat. Tim mengekspos permukaan asam litium kobalt ke udara,nitrogen, oksigen, karbon dioksida, hidrogen, dan uap air selama 30 menit sebelum menyelesaikan pembuatan baterai.

Yang mengejutkan, mereka menemukan bahwa baterai yang terkena sebagian besar gas tidak mengurangi kinerja baterai dibandingkan dengan baterai yang tidak terkena.Hanya uap air meningkatkan nilai resistensi baterai tajam, lebih dari 10 kali lebih tinggi dari nilai resistensi yang tidak terekspos.

Tim kemudian melakukan proses yang dikenal sebagai " annealing (Annealing), di mana baterai sampel dipanaskan selama satu jam pada 150 °C.°C. Anehnya, prosesnya mengurangi resistensi menjadi 10.3Ohcm2, sebanding dengan resistensi baterai yang tidak terekspos.

Dengan melakukan simulasi dan pengukuran numerik, tim kemudian menemukan bahwa pengurangan ini disebabkan oleh penghapusan spontan proton dari struktur LiO 2 selama penggilingan.Para ilmuwan mengatakan: " Studi kami menunjukkan bahwa proton dalam struktur asam litium-kobalt memainkan peran penting dalam mengurangi resistensi.Kami berharap bahwa penjelasan proses mikroskopis ini akan membantu memperluas potensi aplikasi dari semua baterai keadaan padat.