Китай постига напредък в изследването на ключови материали за високоенергийни изцяло твърдотелни батерии
Изследователи от Далианския институт по химическа физика (DICP), Китайската академия на науките, постигнаха пробив в ключовите материали за високоенергийни изцяло твърдотелни батерии, според доклад, публикуван в Journal of Colloid and Interface Science на 20 юни.
Екипът разработи нов органично-неорганичен композитен твърд електролитен материал, използвайки стратегия, наречена "индуцирана от неорганична фаза in situ химическа реконструкция на органични фази." Този подход е насочен към няколко дългогодишни предизвикателства, пред които са изправени твърдотелните батерии, включително лош междинен контакт електрод-електролит, недостатъчна гъвкавост, ниска йонна проводимост и неадекватна електрохимична стабилност.
Ключовата иновация включва използване на повърхностните хидроксилни групи на литиев оксихлорид (Li₃OCl) за индуциране in situ дехидрофлуориране на поливинилиден флуорид (PVDF) на интерфейса, генерирайки ненаситени структури на двойна връзка въглерод-въглерод. Тази реакция трансформира традиционното слабо физическо или химическо свързване на органично-неорганичния интерфейс в силно химическо свързване, изграждайки непрекъснат път на литиево-йонна проводимост с ниски транспортни бариери.
Тази стратегия за междинна химическа реконструкция съчетава успешно предимствата на неорганичните материали – висока йонна проводимост и стабилност – с тези на полимерите – висока гъвкавост и превъзходна междинна съвместимост. Въз основа на този подход екипът изработи PVDF-Li₃OCl композитен електролит в твърдо състояние, който демонстрира отлични електрохимични характеристики, механична стабилност и характеристики на проводимост на един йон.
Когато се съчетаят с този електролит и неговия сепаратор, NCA (никел-кобалт-алуминиеви) трикомпонентни твърдотелни батерии постигнаха стабилно циклиране за 350 цикъла при скорост 1C със степен на запазване на капацитета от 84,2%, демонстрирайки висока стабилност на цикъла.
Твърдотелните батерии са широко признати като ключова технология за батерии от следващо поколение поради тяхната превъзходна безопасност и енергийна плътност в сравнение с конвенционалните литиево-йонни батерии с течни електролити. Това изследване предоставя жизнеспособна техническа пътека за проектиране и разработване на високо стабилни, високоефективни твърдотелни батерии, приближавайки търговското приложение на тази технология с една стъпка по-близо. Работата е финансирана от DICP и представлява продължаващите китайски усилия да води в напреднали изследвания на материали за съхранение на енергия.