Kaniadtong Agosto 21, si Prof. MA Cheng gikan sa University of Science and Technology of China (USTC) ug ang iyang mga kauban nagsugyot usa ka epektibo nga estratehiya aron matubag ang isyu sa pagkontak sa electrode-electrolyte nga naglimite sa pag-uswag sa sunod nga henerasyon nga solid-state Li nga mga baterya. Ang solid-solid composite electrode nga gihimo niining paagiha nagpakita sa talagsaon nga mga kapasidad ug mga pasundayag sa rate.
Ang pag-ilis sa organikong likido nga electrolyte sa naandan nga Li-ion nga mga baterya nga adunay mga solidong electrolyte makapahupay pag-ayo sa mga isyu sa kahilwasan, ug mahimo’g mabuak ang "glass ceiling" alang sa pagpaayo sa density sa enerhiya. Bisan pa, ang panguna nga mga materyales sa elektrod mga solido usab. Tungod kay ang pagkontak tali sa duha ka solido halos imposible nga mahimong suod nga sama sa taliwala sa solid ug likido, sa pagkakaron ang mga baterya nga gibase sa solid electrolytes kasagarang nagpakita sa dili maayo nga electrode-electrolyte contact ug dili maayo nga full-cell performances.
"Ang isyu sa pagkontak sa electrode-electrolyte sa solid-state nga mga baterya medyo sama sa pinakamubo nga stave sa usa ka barrel nga kahoy," miingon si Prof. MA Cheng gikan sa USTC, ang nanguna nga tagsulat sa pagtuon. "Sa tinuud, sa niining mga tuig ang mga tigdukiduki nakahimo na og daghang maayo kaayo nga mga electrodes ug solidong electrolytes, apan ang dili maayo nga kontak tali kanila naglimite gihapon sa kahusayan sa transportasyon sa Li-ion."
Maayo na lang, ang estratehiya sa MA mahimong makabuntog niining makalilisang nga hagit. Ang pagtuon nagsugod sa atom-by-atom nga pagsusi sa usa ka bahin sa kahugawan sa usa ka prototype, perovskite-structured solid electrolyte. Bisan tuod ang kristal nga gambalay lahi kaayo tali sa kahugawan ug sa solid electrolyte, sila naobserbahan sa pagporma epitaxial interface. Pagkahuman sa usa ka serye sa detalyado nga pag-analisar sa istruktura ug kemikal, nahibal-an sa mga tigdukiduki nga ang bahin sa kahugawan mao ang isostructural nga adunay taas nga kapasidad nga Li-rich layered electrodes. Sa ato pa, ang usa ka prototype nga solid electrolyte mahimong mag-kristal sa "template" nga naporma sa atomic framework sa usa ka high-performance electrode, nga moresulta sa atomically intimate interface.
"Kini usa ka tinuud nga katingala," ingon ang una nga tagsulat nga si LI Fuzhen, nga karon usa ka gradwado nga estudyante sa USTC. "Ang presensya sa mga hugaw sa materyal sa pagkatinuod usa ka komon kaayo nga panghitabo, komon kaayo nga kadaghanan sa mga panahon sila dili tagdon. Apan, human sa pagtan-aw pag-ayo kanila, among nadiskobrehan kining wala damha nga epitaxial nga kinaiya, ug kini direkta nga nagdasig sa among estratehiya alang sa pagpalambo sa solid-solid nga kontak. "
Kung itandi sa kasagarang gisagop nga cold-pressing approach, ang estratehiya nga gisugyot sa mga tigdukiduki makaamgo sa usa ka bug-os, walay putol nga kontak tali sa solid electrolytes ug electrodes sa atomic scale, nga makita sa atomic-resolution electron microscopy image. (Gihatag sa MA's team.)
Gipahimuslan ang naobserbahan nga panghitabo, ang mga tigdukiduki tinuyo nga nag-kristal sa amorphous powder nga adunay parehas nga komposisyon sama sa perovskite-structured solid electrolyte sa ibabaw sa usa ka Li-rich layered compound, ug malampuson nga nakaamgo sa usa ka bug-os, seamless nga kontak tali niining duha ka solid nga materyales sa usa ka composite electrode. Uban sa electrode-electrolyte contact nga isyu nga gitumong, ang ingon nga usa ka solid-solid composite electrode naghatod sa usa ka rate nga kapabilidad bisan ikatandi sa gikan sa usa ka solid-liquid composite electrode. Labaw sa tanan, ang mga tigdukiduki nakakaplag usab nga kini nga matang sa epitaxial solid-solid contact mahimong motugot sa dagkong lattice mismatches, ug sa ingon ang estratehiya nga ilang gisugyot mahimo usab nga magamit sa daghang uban pang perovskite solid electrolytes ug layered electrodes.
"Kini nga trabaho nagpunting sa usa ka direksyon nga angay sundon," ingon ni MA. "Ang pagpadapat sa prinsipyo nga gipataas dinhi sa ubang importante nga mga materyales mahimong mosangpot sa mas maayo nga mga pasundayag sa selula ug mas makapaikag nga siyensya. Kami nagpaabut niini."
Gitinguha sa mga tigdukiduki nga ipadayon ang ilang eksplorasyon sa kini nga direksyon, ug ipadapat ang gisugyot nga estratehiya sa ubang mga high-capacity, high-potential cathodes.
Ang pagtuon gipatik sa Matter, usa ka punoan nga journal sa Cell Press, nga giulohan og "Atomically Intimate Contact between Solid Electrolytes and Electrodes for Li Batteries". Ang unang tagsulat mao si LI Fuzhen, usa ka gradwado nga estudyante sa USTC. Ang mga kolaborator ni Prof. MA Cheng naglakip ni Prof. NAN Ce-Wen gikan sa Tsinghua University ug Dr. ZHOU Lin gikan sa Ames Laboratory.
(School of Chemistry ug Material Sciences)
Papel link: https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(19)30029-3
Oras sa pag-post: Hunyo-03-2019