Ny undersøgelse præsenterer all-solid-state printede bipolære Li-S batterier

Ultrahøj kapacitet og brandsikre batterier er blevet udviklet. Det nye batteri har forbedret både ydeevnen og sikkerheden af ​​"lithium-svovl batterier, "som har meget større kapacitet end kommercielle lithium-ion-batterier, er således let at fremstille via trykprocessen.

Et forskerhold, ledet af professor Sang-Young Lee fra School of Energy and Chemical Engineering ved UNIST har demonstreret bipolære all-solid-state Li-S batterier (ASSLSB'er), der udviser enestående sikkerhed, fleksibilitet, og æstetik, for første gang. Nøgleteknologier omfatter "udskrivningsprocessen, " som producerer batterier, som om bogstaver eller billeder er trykt på genstande, og "dobbeltlags polymerelektrolyt, " som løser reduktionen af ​​batterilevetiden, et kronisk problem med lithium-svovl-batterier.

Lithium-svovl-batterier bruger lithium som et negativt elektrodemateriale og svovl som et positivt elektrodemateriale. Selvom energitætheden er omkring fem gange højere end for et lithium-ion-batteri, svovlforbindelser (polysulfid), der dannes under opladning og afladning, forringer batteriets ydeevne. Svovlforbindelsen bevæger sig til katoden, skabe en tynd film på overfladen af ​​katoden, blokerer bevægelsen af ​​lithiumioner, der er ansvarlige for strømmen af ​​elektricitet.

"Lithium-svovlceller med dobbeltlags faste elektrolytter har en mere end dobbelt livscyklus sammenlignet med lithium-svovlceller med konventionelle flydende elektrolytter, " siger Se-Hee Kim, undersøgelsens første forfatter. "Det er en fast elektrolyt, men bruger en blødt bøjet gel for at øge batteriets mekaniske og kemiske stabilitet. Det er også nemt at øge driftsspændingen, fordi flere celler kan seriekobles."

Der er mange fordele ved den "gradvise udskrivningsproces" til fremstilling af helt faste lithium-svovl-batterier. Forskellige former af celler kan fremstilles direkte på det ønskede sted, dermed frigøre firkantede batterier. I dette studie, et alfabetisk lithium-svovl-batteri blev fremstillet på vingen af ​​et buet fly.

"Denne forskning præsenterede et nyt koncept for at lave "høj kapacitet, højsikkerheds-solid-state batteri, "en af ​​de største bekymringer inden for det sekundære batteriområde, " siger professor Lee. "De resulterende bipolære ASSLSB'er viste exceptionelle fremskridt i formfaktorer, mekanisk fleksibilitet, og sikkerhed, som ikke er blevet opnået i tidligere rapporterede ASSLSB'er."

Han tilføjer, "Vi forventer, at den trykte bipolære ASSLSB-strategi kan give en enkel og skalerbar vej mod realiseringen af ​​praktiske ASSLSB'er."