Les batteries à l'état solide marquent une percée majeure et font un pas de géant vers la commercialisation

Une équipe de chercheurs de l'Institut de Technologie de Tokyo, de l'AIST et de l'Université de Yamagata a récemment inventé une stratégie pour restaurer une faible résistance,Il s'agit donc d'un pas en avant sur la voie de la commercialisation des batteries à l'état solideIls ont également exploré le mécanisme de réduction sous-jacent, ouvrant la voie à une compréhension fondamentale du fonctionnement des batteries au lithium à l'état solide.

Les batteries au lithium à l'état solide sont devenues une nouvelle mode dans la science des matériaux et l'ingénierie parce que les batteries lithium-ion traditionnelles ne peuvent plus répondre aux normes des technologies avancées,comme les véhicules électriques nécessitant une forte densité énergétiqueLes batteries à l'état solide, qui utilisent un électrolyte solide au lieu de l'électrolyte liquide que l'on trouve dans les batteries conventionnelles, répondent non seulement à ces normes,mais sont aussi relativement plus sûrs et plus pratiques car ils ont le potentiel d'être chargés en peu de temps.

Cependant, les électrolytes solides ont aussi leurs propres défis.dont la source n'est pas bien compriseEn outre, lorsque la surface de l'électrode est exposée à l'air, la résistance augmente, ce qui dégrade la capacité et les performances de la batterie.Bien que certaines tentatives aient été faites pour réduire la résistance, personne n'a été en mesure de le réduire à 10Ω cm2 (ohm-centimètre carré), la valeur de résistance de l'interface déclarée lorsqu'elle n'est pas exposée à l'air.

Dans une étude récente publiée dans ACS Applied Materials & Interfaces, une équipe de recherche dirigée par le professeur Taro Hitosugi du Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) au Japon et Shigeru Kobayashi,étudiant au doctorat à l'Institut de technologie de Tokyo, peut-être que le problème a finalement été résolu.

En établissant une stratégie pour restaurer une faible résistance interfaciale, et en démêlant le mécanisme de cette réduction,L'équipe a fourni des informations précieuses sur la fabrication de batteries à état solide à haute performanceLa recherche est le résultat d'une étude conjointe menée par l'Institut de technologie de Tokyo, l'Institut national japonais de technologie industrielle avancée (AIST) et l'université de Yamagata.

D'abord, l'équipe a préparé une batterie à film mince composée d'une anode de lithium, d'une cathode d'oxyde de lithium-cobalt et d'un électrolyte solide 3PO4.L' équipe a exposé la surface de l' oxyde de lithium cobalt à l' air., l'azote (N2), l'oxygène (O2), le dioxyde de carbone (CO2), l'hydrogène (H2) et la vapeur d'eau (H2O) pendant 30 minutes.

À leur grande surprise, ils ont constaté que l'exposition au N2, à l'O2, au CO2 et à l'H2 ne dégradait pas les performances des cellules par rapport aux cellules non exposées."Seule la vapeur H2O dégrade fortement l'interface Li3PO4-LiCoO2 et augmente considérablement sa valeur de résistance, qui est plus de 10 fois supérieure à celle de l'interface non exposée", a déclaré le professeur Hitosugi.

L'équipe a ensuite effectué un processus appelé "rechauffage", dans lequel l'échantillon a été soumis à un traitement thermique de type batterie à 150 ° C pendant une heure, où l'électrode négative a été déposée.Étonnamment, la résistance a été réduite à 10,3Ω cm2, ce qui est comparable à la résistance d'une cellule non exposée.L'équipe a ensuite découvert que cette réduction pouvait être attribuée à l'élimination spontanée des protons de la structure du dioxyde de lithium pendant le " recuit ". "

Le professeur Hitosugi conclut: " Notre étude montre que les protons de la structure du cobaltate de lithium jouent un rôle important dans le processus de récupération.Nous espérons que l'élucidation de ces processus microscopiques d'interface contribuera à élargir le potentiel d'application des batteries à l'état solide"..