A Kínai Tudományos Akadémia (CAS) Daliani Kémiai Fizikai Intézetének (DICP) kutatói egy új, szulfidalapú szilárd elektrolitot fejlesztettek ki, amely példa nélküli ionvezető képességgel rendelkezik. Ez a felfedezés megnyithatja az utat a teljesen szilárdtest lítiumion-akkumulátorok (ASSB-k) széleskörű kereskedelmi használata előtt.
A szilárdtest akkumulátorokat a következő generációs energiatároló megoldások közé sorolják. Ennek oka, hogy jelentősen magasabb energiasűrűséget és nagyobb biztonságot kínálnak a folyadék elektrolitokat alkalmazó hagyományos lítiumion-akkumulátorokhoz képest.
Az InterestingEngineering-en ismertetett új technológia biztonságosabb, nagyobb teljesítményű akkumulátorok fejlesztését teheti lehetővé. Ez az elektromos járművektől a hordozható elektronikai eszközökig széles körben alkalmazhatóak.
„A kereskedelmi forgalomba hozataluk azonban több akadályba ütközik. Hiányoznak az olyan szilárd elektrolitok (SSE-k), amelyek egyszerre rendelkeznek magas ionvezető képességgel és stabil interfészekkel” – állapították meg a kutatók.
Az innovatív megközelítés 0,17 eV-s, rendkívül alacsony lítiumion-vándorlási aktivációs energiát eredményezett. (Fotó: Unsplash)
A Wu Zhongshuai professzor és Shi Haodong docens vezette kutatócsoport egy egyedi, többkationos adalékolási és helyettesítési stratégiával alkotta meg az LGSSSI (Li20/3(GeSiSb)1/3S5I) elektrolitot. Ez az innovatív megközelítés 0,17 eV-s, rendkívül alacsony lítiumion-vándorlási aktivációs energiát eredményezett, amely rekordot döntő ionvezető képességhez vezetett.
„A hidegen préselt LGSSSI ionvezető képessége elérte a 12,7 mS/cm értéket. Ez forró préselés után tovább nőtt 32,2 mS/cm-re” – emelték ki a kutatók egy sajtóközleményben.
Ezek az értékek jelentősen meghaladják a jelenlegi ipari szabvány 10 mS/cm-es szintjét szobahőmérsékleten, ami kulcsfontosságú mérföldkő a gyakorlati alkalmazás szempontjából.
„Tanulmányunk alapot teremt az olyan ASSB-k fejlesztéséhez, amelyek széles hőmérsékleti tartományban működnek, magas katódterhelést és hosszú ciklusélettartamot biztosítanak” – mondta Wu professzor.
A sajtóközleményben kifejtik, hogy az LGSSSI integrálásával az ASSB-k kiemelkedő ciklusstabilitást értek el rendkívül magas katódtömeg-terhelés (100 mg/cm2) mellett és széles hőmérsékleti tartományban (-20°C-tól 60°C-ig). Ez jelentős előrelépést jelent, mivel a szilárdtest akkumulátorok korábban nehezen birkóztak meg a szélsőséges hőmérsékleti és magas terhelési körülményekkel.
Továbbá, az LGSSSI kiváló felületközi kompatibilitást mutatott széles körben alkalmazott katód- és anódanyagokkal, beleértve a LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2, LiCoO2 katódokat, a lítium-indium ötvözetet és a szilícium-szén kompozit anódokat.
„Ezek az eredmények előrelépést jelentenek a szulfidalapú SSE-k fejlesztésében, hogy nagy teljesítőképességű és széles hőmérsékleti tartományban működő ASSB-ket hozzanak létre” – zárták kutatók tanulmányukban, amely az ACS Energy Letters folyóiratban jelent meg.
Kiemelt kép: Unsplash
S.Rita
