制造持久的固态电池用正极材料

电动汽车通常被视为最好的选择来代替传统的汽车更环保的选择。然而,电动汽车和其他电动汽车将几乎肯定会由锂电池供电,目前不提供所需的性能和耐用性在一个合理的价格。

固态电池(下面),另一方面,积累了人气学术界近年来寻求替代品。与传统的锂离子电池,液体电解质的锂离子充电/放电过程中移动,下面是完全由固体材料。亚博网站下载

除了显著增加运行安全(因为这些电池不会排放有毒液体当穿刺),下面可以更快。

然而,在下面一个未解决的问题直到最近限制他们的耐久性。当锂离子进入或退出电池的电极,材料的晶体结构发生变化,导致电极扩展或收缩;这些重复的体积变化伤害和固态电解质和电极之间的联系产生不可逆转的异常的晶体化学电极。

教授领导的一个科学家小组Naoaki Yabuuchi横滨国立大学在日本积极探索一种新型的电极材料的稳定SSBs在这种背景下。澳大利亚悉尼新南威尔士大学的副教授Neeraj Sharma说,博士Takuhiro LIBTEC鸠山幸,日本,合作研究,发表在自然材料亚博网站下载。

该研究小组集中在李_8/7“透明国际”_2/7V_4/7O₂,一个双星系统由最优数量的钛酸锂(李₂TiO₃)和二氧化钒锂(LiVO₂)。当球磨到一个可接受的粒径在纳米尺度范围内,这种材料提供了高容量由于大量的锂离子可以进入和退出充电/放电过程可逆。

李_8/7“透明国际”_2/7V_4/7O₂有一个独特的属性,它有别于其他正极材料:它有大约相同的体积完全充电和放电。亚博网站下载研究人员调查了这种特质的来源和得出的结论是,这是一个微妙的平衡的结果之间的两个不同的过程,介绍了锂离子或退出时发生的晶体。

一方面,锂离子的消除,被称为“delithiation”,增加晶体的自由体积,使其收缩。一些钒离子,另一方面,从他们的初始位置移动到由锂离子留下的空缺,在这个过程中获得了较高的氧化态。这导致一个排斥与氧气相互作用,导致晶格扩张。

当收缩和扩张很平衡,尺寸稳定性保留电池充电或放电,即在骑自行车。我们预计,一个真正的维不变的材料——一个保留它的体积在电化学循环可以开发的进一步优化电解液的化学成分。

Naoaki Yabuuchi,教授,横滨国立大学

这个新的正极材料进行混合的全固态电池用一个合适的固态电解质和负电极。这个细胞的能力是300 mA。h / g在400年之后没有退化充电/放电循环。

没有能力衰退超过400周期明显表示这种材料的优越性能与传统的全固态电池的报道分层材料。亚博网站下载这一发现可以大大降低电池成本。实用的高性能固态电池的发展也能导致先进的电动汽车的发展。

Neeraj Sharma说,悉尼新南威尔士大学副教授

很快就可能使电池适用于电动汽车的价格、容量、安全,充电速度和寿命通过改善维不变的电极材料。亚博网站下载

长寿命的发展和高性能固态电池电动汽车解决的一些问题。在未来,例如,它可能完全充电电动汽车在5分钟。

Naoaki Yabuuchi,教授,横滨国立大学

科学家们希望看到更多的在这个领域发展,这将协助加快采用电动汽车和促进世界更加美好的未来。

期刊引用:

他,我,等。(2022)附近的一个维不变的高容量正极材料。自然材料亚博网站下载。doi.org/10.1038/s41563 - 022 - 01421 - z。

来源:https://www.ynu.ac.jp/english/