21-nji awgustda Hytaýyň Ylym we Tehnologiýa Uniwersitetiniň (USTC) professory MA Çeng we onuň hyzmatdaşlary geljekki nesil berk Li batareýalarynyň ösüşini çäklendirýän elektrod-elektrolit kontakt meselesini çözmek üçin täsirli strategiýany teklip etdiler. Bu görnüşde döredilen gaty gaty kompozit elektrod ajaýyp kuwwatlary we tizlik görkezijilerini görkezýärdi.
Adaty Li-ion batareýalarynda organiki suwuk elektrolitleri gaty elektrolitler bilen çalyşmak, howpsuzlyk meselelerini ep-esli derejede ýeňilleşdirip biler we energiýa dykyzlygyny ýokarlandyrmak üçin “aýna potolok” döwüp biler. Şeýle-de bolsa, esasy elektrod materiallary gatydyr. Iki gaty jisimiň arasyndaky aragatnaşygyň gaty we suwuk ýaly ýakyn bolmagy mümkin däl diýen ýaly, häzirki wagtda gaty elektrolitlere esaslanýan batareýalar adatça erbet elektrod-elektrolit kontaktyny we doly öýjükli öndürijiligini görkezýär.
Gözlegiň esasy awtory USTC-den professor MA Çeng: "Gaty ýagdaýdaky batareýalaryň elektrod-elektrolit kontakt meselesi agaç çelekiň iň gysga taýagyna meňzeýär" -diýdi. "Aslynda, bu ýyllaryň dowamynda gözlegçiler eýýäm köp sanly ajaýyp elektrodlary we gaty elektrolitleri döretdiler, ýöne olaryň arasyndaky ýaramaz aragatnaşyk Li-ion transportynyň netijeliligini çäklendirýär."
Bagtymyza, MA-nyň strategiýasy bu kyn kynçylygy ýeňip biler. Gözleg, perowskit gurluşly gaty elektrolitiň prototipinde haramlyk fazasyny atom-atom gözden geçirmek bilen başlandy. Kristal gurluşy haramlyk bilen gaty elektrolitiň arasynda düýpgöter tapawutlanýandygyna garamazdan, epitaksial interfeýsleri emele getirýändigi syn edildi. Gözlegçiler birnäçe jikme-jik gurluş we himiki derňewlerden soň, arassaçylyk fazasynyň ýokary kuwwatly Li baý gatlakly elektrodlar bilen izostruktura degişlidigini ýüze çykardylar. .Agny, prototip gaty elektrolit ýokary öndürijilikli elektrodyň atom çarçuwasyndan emele gelen “şablonda” kristallaşyp biler, netijede atom taýdan ýakyn interfeýsler ýüze çykar.
Häzirki wagtda USTC-iň aspiranty bolan ilkinji ýazyjy LI Fuzhen: "Bu hakykatdanam garaşylmadyk zat" -diýdi. "Materialda hapalaryň bolmagy hakykatdanam gaty ýygy duş gelýän bir hadysa, köplenç äsgerilmez. Themöne olara ýakyndan syn edenimizden soň, garaşylmadyk epitaksial häsiýeti tapdyk we bu berk gatnaşyklary gowulaşdyrmak strategiýamyza gönüden-göni ylham berdi."
Köplenç kabul edilýän sowuklama çemeleşmesi bilen deňeşdirilende, gözlegçiler tarapyndan teklip edilen strategiýa, atom çözgüdi elektron mikroskopiýa şekilinde görkezilişi ýaly, atom şkalasynda gaty elektrolitler bilen elektrodlaryň arasynda düýpli, üznüksiz aragatnaşygy amala aşyryp biler. MA MA topary tarapyndan üpjün edilýär.）
Gözlegçiler syn edilen hadysadan peýdalanyp, Li baý gatlakly birleşmäniň üstündäki perowskit gurluşly gaty elektrolit bilen birmeňzeş amorf tozy kristallaşdyrdylar we birleşdirilen elektrodda bu iki gaty materialyň arasynda düýpli, bökdençsiz aragatnaşygy üstünlikli amala aşyrdylar. Elektrod-elektrolit kontakt meselesi çözülende, şeýle gaty gaty birleşýän elektrod gaty suwuk kompozit elektrod bilen deňeşdirip boljak tizlik ukybyny üpjün etdi. Has möhümi, gözlegçiler epitaksial gaty gaty aragatnaşygyň bu görnüşiniň uly panjara gabat gelmezlige çydap biljekdigini we şeýlelik bilen teklip eden strategiýasy beýleki perowskit gaty elektrolitlere we gatlakly elektrodlara hem ulanylyp bilner.
MA: "Bu iş dowam etdirilmeli ugry görkezdi" -diýdi. "Bu ýerde öňe sürlen ýörelgäni beýleki möhüm materiallara ulanmak, öýjükleriň has gowy çykyşlaryna we has gyzykly ylma sebäp bolup biler. Biz oňa sabyrsyzlyk bilen garaşýarys."
Gözlegçiler gözleglerini bu ugurda dowam etdirmek we teklip edilýän strategiýany beýleki ýokary kuwwatly, ýokary potensial katodlara ulanmak isleýärler.
Bu gözleg, “Cell Press” -iň meşhur journalurnaly “Li batareýalary üçin gaty elektrolitler bilen elektrodlaryň arasynda atom taýdan ýakyn aragatnaşyk” ady bilen çap edildi. Ilkinji ýazyjy USTC-iň aspiranty LI Fuzhen. Prof. Çengiň hyzmatdaşlary Tsinghua uniwersitetiniň professory NAN Ce-Wen we Ames laboratoriýasyndan doktor ZHOU Lin bar.
(Himiýa we material ylymlary mekdebi)
Kagyz baglanyşygy: https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(19)30029-3
Iş wagty: Iýun-03-2019