固态锂离子二次电池的大规模生产技术

一个研究小组丰桥技术大学的电气和电子信息工程系建立了李的主要制造技术₇P₃年代₁₁全固态电池固体电解质。

过量的硫(S)添加到溶剂包括乙腈(ACN),四氢呋喃(四氢呋喃)和少量的乙醇,与李₂S和P₂年代₅李的起始原料₇P₃年代₁₁(EtOH),减少反应时间从24小时仅两分钟。

在25°C,最终产品生产使用这个过程是非常纯粹的李₇P₃年代₁₁没有杂质的阶段和高离子电导率的女士1.2厘米¹。这些发现让大规模生产硫化全固态电池的固体电解质在一个合理的成本。4月28日^th,2022,先进能源和可持续性研究网上公布了研究结果。

细节

因为它们是非常安全的,使转向高能量密度和高输出功率、全固态电池预计的下一代电池电动车(电动汽车)。硫化物固体电解质具有较高的离子电导率和灵活性一直在积极探索用于全固态电池的电动汽车。

然而,由于硫化物固体电解质中不稳定的环境和合成的过程和处理他们需要大气控制,没有大规模生产技术为他们设计的商业化水平。

因此,迫切需要建立一个低成本、高可伸缩性液相工艺所生产的硫化物固体电解质。

考虑到李₇P₃年代₁₁固体电解质具有较高的离子电导率,它们全固态电池的潜在竞争者。李₇P₃年代₁₁通常是在液相合成反应溶剂,如乙腈(ACN)使用不溶性前体。

这种类型的反应需要很长时间,因为它涉及到活动效率低下的反应从一个不溶不溶性中间的起始物料。此外,不溶性中间可能会导致不均匀的一个困难的阶段发展,导致大规模生产成本上升。

鉴于这一点,研究团队着手创建一个方法生产高度ion-conductive李₇P₃年代₁₁固体电解质在液相中使用统一的前体的解决方案。

它已经表明,通过添加₂S和P₂年代₅李的起始原料亚博网站下载₇P₃年代₁₁和过量的年代,包含ACN的混合溶剂,四氢呋喃,和少量的EtOH制服前体溶液含可溶性多硫化锂(李₂年代_x)可以在短短两分钟。

创建多硫化锂通过添加适度数量的EtOH或过量的年代是该方法的关键是快速合成。

紫外可见光谱是用来分析李的化学稳定性₂年代_x有和没有添加EtOH理解这种方法反应的机制。添加EtOH李的化学稳定性增加₂年代_x根据研究。

锂离子具有很强的配合EtOH,极性溶剂,从锂离子屏蔽聚硫离子,极其被动的年代₃^。-激进anions-a polysulfide-are稳定。

产生的年代₃^。-攻击P₂年代₅,导致反应发展摧毁了P的笼形结构₂年代₅。锂硫代磷酸盐形成,溶解在一个高度可溶混合解决方案结合溶剂ACN和四氢呋喃。

这可能有辅助的快速生产一致的前体的解决方案。李₇P₃年代₁₁最终的产品,可以在两小时内不使用球磨或高能量治疗期间的反应。

在25°C,李₇P₃年代₁₁使用这种方法合成的离子导电率1.2厘米女士¹,这是比李₇P₃年代₁₁女士产生了使用传统的液相合成方法(0.8厘米¹女士)或球磨(1.0厘米¹)。方法提出了一种新的途径合成硫化固体电解质和结果在低成本、大规模的生产技术。

未来的前景

研究小组认为,低成本的大规模生产的方法建议在这个研究固体硫化全固态电池的电解质会商业化电动汽车使用全固态电池的关键。

这项研究集中在李₇P₃年代₁₁硫化作为固体电解质。这种方法也可以用来制造不同的硫化物固体电解质除了李₇P₃年代₁₁。

期刊引用:

Gamo、H。等。(2022)通过动态硫化激进的阴离子溶液处理硫化物固体电解质。AESRdoi 10.1002 / / aesr.202200019。

来源:https://www.tut.ac.jp/english/