Ing tanggal 21 Agustus, Prof. MA Cheng saka Universitas Sains lan Teknologi China (USTC) lan kolaboratore ngusulake strategi efektif kanggo ngatasi masalah kontak elektroda-elektrolit sing mbatesi pangembangan baterei Li negara padhet generasi sabanjure. Elektroda komposit padat-padat digawe kanthi cara iki nuduhake kapasitas lan kinerja tingkat sing luar biasa.
Ngganti elektrolit Cairan organik ing baterei Li-ion konvensional kanthi elektrolit padhet bisa nyuda masalah safety, lan duweni potensi ngrusak "langit-langit kaca" kanggo ningkatake kapadhetan energi. Nanging, bahan elektroda mainstream uga padhet. Wiwit kontak ing antarane rong barang padhet meh ora bisa dadi intim kaya antarane sing padhet lan cair, saiki baterei sing adhedhasar elektrolit padat biasane nuduhake kontak elektroda-elektrolit sing ora apik lan kinerja sel lengkap sing ora nyenengake.
"Ing masalah kontak elektroda-elektrolit saka baterei ngalangi-negara kaya stave paling cendhak saka tong minyak kayu," ngandika Prof MA Cheng saka USTC, penulis utama sinau. "Satemene, sajrone pirang-pirang taun iki para peneliti wis ngembangake akeh elektroda sing apik lan elektrolit sing padhet, nanging kontak sing ora apik ing antarane dheweke isih mbatesi efisiensi transportasi Li-ion."
Untunge, strategi MA bisa ngatasi tantangan sing nggegirisi iki. Panliten kasebut diwiwiti kanthi pemeriksaan atom-by-atom saka fase impurity ing prototipe, elektrolit padhet terstruktur perovskite. Senajan struktur kristal beda banget antarane impurity lan elektrolit padhet, padha diamati kanggo mbentuk antarmuka epitaxial. Sawise pirang-pirang analisis struktural lan kimia sing rinci, para peneliti nemokake yen fase impurity isostructural karo elektroda berlapis Li-kaya kapasitas dhuwur. Sing ngomong, prototipe elektrolit ngalangi bisa crystallize ing "template" kawangun dening framework atom saka elektroda kinerja dhuwur, asil ing antarmuka intim atom.
"Iki pancen kaget," ujare penulis pertama LI Fuzhen, sing saiki dadi mahasiswa pascasarjana USTC. "Anane impurities ing materi iku bener kedadean banget umum, supaya umume sing paling wektu padha bakal digatèkaké. Nanging, sawise njupuk dipikir cedhak ing, kita nemokake prilaku epitaxial sing ora dikarepke iki, lan langsung inspirasi strategi kita kanggo nambah kontak ngalangi-padhet. "
Dibandhingake karo pendekatan cold-pressing sing umum diadopsi, strategi sing diusulake dening peneliti bisa mujudake kontak sing lengkap lan mulus antarane elektrolit padat lan elektroda ing skala atom, kaya sing dibayangke ing gambar mikroskop elektron resolusi atom. (Disedhiyakake dening tim MA.)
Njupuk kauntungan saka kedadean diamati, peneliti sengojo crystallized wêdakakêna amorf karo komposisi padha karo perovskite-struktur padhet elektrolit ing lumahing senyawa lapisan sugih Li, lan kasil temen maujud pepek, kontak rapi antarane loro bahan padhet iki ing elektroda gabungan. Kanthi masalah kontak elektroda-elektrolit ditangani, elektroda komposit padat-padat kasebut ngasilake kemampuan tingkat sing bisa dibandhingake karo elektroda komposit padat-cair. Sing luwih penting, peneliti uga nemokake jinis kontak padhet-padhet epitaxial iki bisa ngidinke ketidakcocokan kisi gedhe, lan kanthi mangkono strategi sing diusulake uga bisa ditrapake kanggo akeh elektrolit padhet perovskite lan elektroda berlapis liyane.
"Karya iki nuduhake arah sing kudu ditindakake," ujare MA. "Nglamar prinsip sing diangkat ing kene kanggo bahan penting liyane bisa nyebabake kinerja sel sing luwih apik lan ilmu sing luwih menarik. Kita ngarep-arep."
Para panaliti arep nerusake eksplorasi ing arah iki, lan ngetrapake strategi sing diusulake menyang katoda liyane kanthi kapasitas dhuwur lan potensial.
Panaliten kasebut diterbitake ing Matter, jurnal unggulan saka Cell Press, kanthi irah-irahan "Kontak Intim Atom antara Elektrolit Padat lan Elektroda kanggo Baterai Li". Penulis pisanan yaiku LI Fuzhen, mahasiswa pascasarjana USTC. Kolaborator Prof. MA Cheng kalebu Prof. NAN Ce-Wen saka Universitas Tsinghua lan Dr. ZHOU Lin saka Laboratorium Ames.
(Sekolah Kimia lan Ilmu Material)
Link kertas: https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(19)30029-3
Wektu kirim: Jun-03-2019