Yeni Lityum-İyon Süper İletken, Güvenli, Yüksek Performanslı, Tam Katı Hal Pil Teknolojisi

Sıvı elektrolit bazlı Lityum-İyon piller, çoğunlukla elektrikli araçlar ve enerji depolama cihazları için kullanılan piller için kullanılır.Kore Bilim ve Teknoloji Enstitüsü başarılı bir şekilde kullanılabilen sülfür bazlı bir süper iyonik iletken geliştirdi. Katı hal pillerdeki yüksek performanslı katı elektrolit.

EKONOMİ 14.04.2020, 21:29 14.04.2020, 21:51
55
Yeni Lityum-İyon Süper İletken, Güvenli, Yüksek Performanslı, Tam Katı Hal Pil Teknolojisi

  Sıvı elektrolit bazlı Lityum-iyon piller, çoğunlukla elektrikli araçlar ve enerji depolama cihazları için kullanılan piller için kullanılır. Ancak, son zamanlarda pil güvenliği sorunları birkaç kez gündeme geldiğinden, yanıcı sıvı elektrolitler kullanılarak mevcut pillerin kullanımıyla ilgili çeşitli endişeler artmıştır. Bu güvenlik sorununu çözmek için, tüm pil bileşenlerinin katı malzemelerle değiştirildiği tamamen katı hal pil teknolojisi son zamanlarda büyük ilgi gördü. Kim'in Kore Bilim ve Teknoloji Enstitüsündeki araştırma ekibi, argyrodite adı verilen sülfit bazlı kristal yapı kullanarak süperiyonik iletkenliğe sahip katı bir elektrolit geliştirdi

  Kore Bilim ve Teknoloji Enstitüsü (KIST, Başkan Vekili Yoon, Seok-jin) Enerji Materyalleri Araştırma Merkezi'nden Dr. Hyoungchul Kim'in araştırma ekibi, başarılı bir şekilde kullanılabilen sülfür bazlı bir süper iyonik iletken geliştirdi. Katı hal pillerdeki yüksek performanslı katı elektrolit.

  Bu yeni malzeme, oda sıcaklığında 10,2 mS / cm' lik Li-iyon iletkenliği sağlar ve tipik Li-ion piller için kullanılan sıvı elektrolitlerle karşılaştırılabilir. Araştırma ekibi ayrıca, mevcut sentez teknolojilerinin işlem süresini üçte birinden daha fazla azaltabilen yeni bir sentez teknolojisi bildirdi. Bu teknolojinin, süperiyonik katı elektrolit malzemelerinin seri üretimini büyük ölçüde hızlandıracağını ve tüm katı hal pillerin ticarileştirilmesine katkıda bulunacağını umuyoruz. Şu anda, sıvı elektrolit bazlı Li-ion piller çoğunlukla elektrikli araçlar ve enerji depolama cihazları için kullanılan piller için kullanılmaktadır. Ancak, son zamanlarda pil güvenliği sorunları birkaç kez gündeme geldiğinden, yanıcı sıvı elektrolitler kullanılarak mevcut pillerin kullanımıyla ilgili çeşitli endişeler artmıştır. Bu güvenlik sorununu çözmek için, tüm pil bileşenlerinin katı malzemelerle değiştirildiği tamamen katı hal pil teknolojisi son zamanlarda büyük ilgi gördü. Bununla birlikte, Li-iyonların serbestçe hareket edebildiği bir sıvı elektrolitten farklı olarak, katı bir elektrolit, bir sıvı elektrolitin 1/10 ila 1 / 100'lük düşük bir Li-iyon iletkenliğine sahiptir, çünkü Li-iyonların hareketi, katı kafes. Bu, tamamen katı hal pil teknolojisinin geliştirilmesindeki en önemli ve zorluklardan biridir ve teknik ve ekonomik değeri çok büyüktür.

  KIST (Kore Bilim ve Teknoloji Enstitüsü)’teki araştırma ekibi, argyrodite adı verilen sülfit bazlı kristal yapı kullanarak süper iyonik iletkenliğe sahip katı bir elektrolit geliştirdi.Bu arada, bu kristal yapı, yüksek Li-iyon konsantrasyonu ve yapısal stabilitesi nedeniyle kullanım için yüksek beklentilere sahipti, ancak Li-iyon iletkenliği, oktahedral kafeste sıkışmış Li-iyonların yapısal benzersizliği nedeniyle 4 mS / cm'nin altında kaldı. argyrodite kristali. Araştırma ekibi, yeni bir Li-ion yolunu, belirli atomik pozisyonlarda halojen bir element olan kloru seçici olarak ikame etmek için bir teknik uygulayarak oktahedral kafeden geçen yeni bir Li-ion yolu geliştirdi.KIST (Kore Bilim ve Teknoloji Enstitüsü) araştırmacıları tarafından geliştirilen yeni katı elektrolit malzemesi, oda sıcaklığında geleneksel bir sıvı elektrolitinkine eşdeğer olan ve hala çeşitli pil çalışma koşullarında elektrokimyasal stabiliteyi koruyan 10.2 mS / cm'lik bir Li-iyon iletkenliğine sahiptir.

  Buna ek olarak, KIST (Kore Bilim ve Teknoloji Enstitüsü) araştırma ekibi tarafından bildirilen yeni sentez yöntemi, süper iyonik katı elektrolit malzemelerinin kütle verimliliğini en üst düzeye çıkarmak mümkün olduğundan daha fazla dikkat çekti. Geleneksel katı hal reaksiyon işlemi birkaç günden fazla işlem süresi gerektirse de, bu çalışma işlem süresini 10 saate kadar kısaltmak için nano kristalin çekirdeklenme işlemini ve bir kızılötesi hızlı ısıl işlem teknolojisini birleştiren basit bir sentez yöntemi önerdi.

Süperiyonik İletken : Oda sıcaklığında 10 ila 100 mS / cm iyon iletkenliğine karşılık gelen yüksek iyon taşıma özelliğine sahip bir malzeme. Bu malzemeler son zamanlarda, piller, yakıt hücreleri ve sensörler gibi çeşitli elektrokimyasal cihazlarda elektrolit olarak kullanıldığından çok dikkat çekmektedir.

Argyrodite : 1886'da Clemens Winkler tarafından Ag8GeS6 mineralinde bulunan bir kristal yapı. Son zamanlarda katyon bölgelerinin Li gibi alkali metallerle değiştirilmesi ve elektrokimyasal cihazlara uygulanması konusunda çok araştırma yapılmıştır.

Katı hal reaksiyon prosesi : Temel partiküllerin difüzyonu ile bir veya daha fazla katı reaksiyon ürününün oluşturulduğu kuru bazlı bir materyal prosesi. Reaksiyonların uygun bir oranda meydana gelmesi için genellikle yüksek sıcaklıkta ısıl işlem gerektirir.

Kaynak: Wo Dum Jung, Ji-Su Kim, Sungjun Choi, Seongmin Kim, Minjae Jeon, Hun-Gi Jung, Kyung Yoon Chung, Jong- Ho Lee, Byung-Kook Kim, Jong-Heun Lee ve Hyoungchul Kim

Araştırma, Ticaret, Sanayi ve Enerji Bakanlığı'ndan (Bakan Sung, Yun-mo) ve Savunma Edinme Programı İdaresi'nden (Bakan Wang, Jung- Hong). Bu çalışma aynı zamanda Kore Bilim ve Teknoloji Enstitüsü'nün Kurumsal Araştırma Programı ve Bilim ve ICT (Bakan Choi, Ki-young) tarafından finanse edilen Ulusal Araştırma Vakfı'nın İklim Değişikliklerini Çözmek için Teknoloji Geliştirme Programı tarafından da desteklendi. Bu çalışmanın sonuçları, nanobilim ve nanoteknoloji alanlarında saygın bir uluslararası dergi olan Nano Mektuplar (IF: 12.279, JCR'ın% 5.743'ü) çevrimiçi yayınlandı .

Yorumlar (0)
23°
parçalı bulutlu