Forskning i retning af levedygtige, sikre batterier overvinder høj modstand, solid-state barrierer med lav kapacitet

Ingeniører ved University of Maryland har udviklet et middel til at overvinde forhindringer i udviklingen af ​​solid-state batterier, primært høj modstand og lav kapacitet. Dr. Eric Wachsman, Direktør for Maryland Energy Innovation Institute og William L. Crentz Centennial Chair i energiforskning, og hans gruppe har brudt disse barrierer gennem fremstillingen af ​​en unik mikrostruktureret solid elektrolytarkitektur baseret på en doteret Li7La3Zr2O12 (LLZ) keramisk Li-leder. Papiret, der beskriver denne teknik, blev for nylig offentliggjort i Materialer i dag .

Dr. Eric Wachsman, ledende forsker, bemærkede, "Der har været enorm interesse for solid-state batterier på grund af deres iboende sikkerhed og potentiale for spilskiftende stigning i energitæthed ved brug af Li-metalanoder. indtil dette arbejde var Li-cyklusstrømtæthederne for lave til at opnå kommercielt levedygtige ladnings- og afladningshastigheder. Nu hvor dette er opnået, kan potentialet for solid-state batterier endelig realiseres."

Trelagsstrukturer blev produceret gennem en lavpris, let skalerbar tapecasting-proces. Uden mellemrum mellem korn, det tætte lag er fri for strukturelle defekter, blokering af dendritisk lithiumvækst, der kan kortslutte cellen og øge den mekaniske styrke. Den porøse-tætte-porøse LLZ-trelagsstruktur tjener flere funktioner, resulterer i lav modstand, mekanisk stærk struktur, der er i stand til højhastigheds lithiumcykling.

Dr. Greg Hitz, CTO for Ion Storage Systems, et batteristartet firma fra UMD, sagde også, "Vores gruppes omfattende erfaring som elektrokemikere og keramikere førte til det trelagsdesign, som vi mener er den ideelle konfiguration for næste generation af solid state-batterier. Demonstrationen af ​​højhastigheds lithiumcykling i den trelags keramiske struktur var realiseringen af ​​vores flerårige vision og repræsenterer en platform for lithium-svovl, lagdelte oxidkatoder, højspændings spineller, eller andre fremtidige batterikemi."

Teknikken har allerede overgået DOE Fast-Charge-strømtæthedsmålet med en stor per-cyklus arealkapacitet, som aldrig tidligere er blevet påvist for lithium-cykling i faste elektrolytter. Fremtidigt arbejde vil fokusere på at øge den kumulative pletteringskapacitet og andelen af ​​lithium passeret pr. cyklus for yderligere at nå disse mål. Disse resultater tilbyder et kommercielt levedygtigt middel til at producere sikre, ikke-brændbart, lithium-batterier med høj specifik energi og høj specifik tæthed.