On Aug 21st, Prof MA Cheng ti Universitas Élmu sarta Téhnologi Cina (USTC) jeung collaborators na ngusulkeun hiji strategi éféktif pikeun alamat masalah kontak éléktroda-éléktrolit nu ngawatesan ngembangkeun hareup generasi batré solid-state Li. Éléktroda komposit padet-padet anu diciptakeun ku cara ieu nunjukkeun kamampuan anu luar biasa sareng pagelaran laju.
Ngaganti éléktrolit cair organik dina accu Li-ion konvensional kalawan éléktrolit padet bisa greatly alleviate masalah kaamanan, sarta berpotensi megatkeun "langit kaca" pikeun ngaronjatkeun dénsitas énergi. Sanajan kitu, bahan éléktroda mainstream ogé padet. Kusabab kontak antara dua padet ampir teu mungkin janten intim sapertos antara padet sareng cair, ayeuna batré anu dumasar kana éléktrolit padet biasana nunjukkeun kontak éléktroda-éléktrolit anu goréng sareng pagelaran sél pinuh anu henteu nyugemakeun.
"Masalah kontak éléktroda-éléktrolit batré solid-state téh rada kawas stave shortest tina tong kai," ceuk Prof MA Cheng ti USTC, panulis kalungguhan ulikan. "Saleresna, salami sababaraha taun ieu peneliti parantos ngembangkeun seueur éléktroda anu saé sareng éléktrolit padet, tapi hubungan anu goréng antara aranjeunna masih ngawatesan efisiensi angkutan Li-ion."
Untungna, strategi MA bisa nungkulan tantangan formidable ieu. Panalitian dimimitian ku pamariksaan atom-demi-atom tina fase najis dina prototipe, éléktrolit padet terstruktur perovskite. Sanajan struktur kristal béda pisan antara najis jeung éléktrolit padet, aranjeunna dititénan pikeun ngabentuk interfaces epitaxial. Sanggeus runtuyan analisis struktural jeung kimia nu lengkep, peneliti manggihan yén fase najis nyaeta isostructural jeung kapasitas tinggi Li-euyeub éléktroda layered. Maksudna, prototipe éléktrolit padet bisa crystallize dina "template" dibentuk ku kerangka atom éléktroda-kinerja tinggi, hasilna interfaces intim atom.
"Ieu saleresna kejutan," saur panulis munggaran LI Fuzhen, anu ayeuna mahasiswa pascasarjana USTC. "Ayana najis dina bahan sabenerna fenomena pisan umum, jadi ilahar yén lolobana waktu maranéhna bakal dipaliré. Sanajan kitu, sanggeus nyokot katingal ngadeukeutan di aranjeunna, urang manggihan kabiasaan epitaxial kaduga ieu, sarta eta langsung diideuan strategi urang pikeun ngaronjatkeun kontak solid-solid ".
Dibandingkeun jeung pendekatan tiis-mencét ilahar diadopsi, strategi diusulkeun ku panalungtik bisa ngawujudkeun teleb, kontak seamless antara éléktrolit padet jeung éléktroda dina skala atom, sakumaha reflected dina gambar mikroskop éléktron resolusi-atom. (Disayogikeun ku tim MA.)
Ngamangpaatkeun fenomena observasi, peneliti ngahaja crystallized bubuk amorf jeung komposisi sarua salaku éléktrolit padet perovskite-terstruktur dina beungeut sanyawa layered euyeub Li, sarta hasil sadar teleb, kontak mulus antara dua bahan padet ieu dina éléktroda komposit. Kalayan masalah kontak éléktroda-éléktrolit kajawab, éléktroda komposit padet-padet sapertos masihan kamampuan laju bahkan dibandingkeun sareng éléktroda komposit padet-cair. Anu langkung penting, panalungtik ogé mendakan jinis kontak padet-solid epitaxial ieu tiasa toléran kana salah sahiji kisi anu ageung, sahingga strategi anu diusulkeun ogé tiasa dianggo pikeun seueur éléktrolit padet perovskite sareng éléktroda berlapis.
"Karya ieu nunjuk kaluar arah anu patut pursuing," ceuk MA. "Nerapkeun prinsip anu diangkat di dieu pikeun bahan penting anu sanés tiasa nyababkeun pagelaran sél anu langkung saé sareng élmu anu langkung narik. Kami ngarepkeun éta.
Panaliti badé neraskeun éksplorasi ka arah ieu, sareng nerapkeun strategi anu diusulkeun ka katoda-kapasitas tinggi, poténsial anu luhur.
Panaliti ieu diterbitkeun dina Matter, jurnal unggulan Cell Press, anu judulna "Kontak intim atom antara éléktrolit padet sareng éléktroda pikeun batré Li". Panulis kahiji nyaéta LI Fuzhen, mahasiswa pascasarjana USTC. Kolaborator Prof MA Cheng kalebet Prof. NAN Ce-Wen ti Universitas Tsinghua sareng Dr. ZHOU Lin ti Laboratorium Ames.
(Sakola Kimia jeung Élmu Bahan)
Patalina kertas: https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(19)30029-3
waktos pos: Jun-03-2019