Buntáistí Feidhmchláir Leictrilít Soladach

Is treocht i bhforbairt leictrilítí ceallraí litiam sa todhchaí leictrilít sholadach, toisc go bhfuil teicneolaíocht soladach ceallraí leictrilít forbartha go dtí an lá inniu. Ó thaobh na teicneolaíochta de, is féidir leictrilítí soladacha a roinnt ina leictrilítí ocsaíd, leictrilítí sulfíde, leictrilítí polaiméire orgánacha, agus leictrilítí LiPON. Is féidir a rá go bhfuil sé réasúnta aibí, ach tháinig sé ar scrogaill freisin. Tá géarghá le breith glúin nua teicneolaíochta, go háirithe i réimse an fhuinnimh nua. Meastar go mbeidh cadhnraí stáit sholadacha ar an gceann is tarraingtí i measc theicneolaíochtaí ceallraí cumhachta na chéad ghlúine eile. Mar gheall ní amháin go bhfuil aibíocht theicneolaíoch réasúnta ard ag cadhnraí uile-sholad-stáit, mheas go leor cuideachtaí ceallraí litiam-ian baile agus eachtrannacha go bhfuil teicneolaíocht ceallraí uile-sholad-stáit mar chúlchiste tábhachtach teicneolaíochta don chéad ghlúin eile.

Agus teicneolaíocht na gceallraí solad-stáit á bhforbairt go luath, mar gheall ar sheoltacht réasúnta íseal ábhar leictrilít sholadach, bhí fócas an taighde agus na forbartha den chuid is mó ar sheoltacht leictrilítí soladacha a fheabhsú. Dá bhrí sin, tarraingíodh aird leathan ar leictrilítí soladacha sulfíde agus leictrilítí soladacha ocsaíd a bhfuil seoltacht ianach ard acu.

Úsáideann cadhnraí litiam-ian uile-sholadacha leictrilítí soladacha in ionad leictrilítí orgánacha traidisiúnta, ar féidir leo saincheisteanna sábháilteachta ceallraí a réiteach go maith agus is foinsí cumhachta ceimiceacha idéalach iad le haghaidh feithiclí leictreacha agus stóráil fuinnimh ar mhórscála. Is í an eochair ná leictrilítí soladacha a ullmhú le seoltacht teocht ard an tseomra agus le cobhsaíocht leictriceimiceach, chomh maith le hábhair leictreoid ardfhuinnimh atá oiriúnach do gach cadhnraí litiam-ian soladach-stáit, agus comhoiriúnacht an chomhéadain leictreoid / leictrilít sholadaigh a fheabhsú.

Forbraítear cadhnraí litiam stát soladach bunaithe ar chadhnraí litiam. I gcomparáid le cadhnraí litiam traidisiúnta, ní úsáideann siad leacht nó glóthach a thuilleadh mar an t-ábhar seoltaí idir na leictreoidí dearfacha agus diúltacha, rud a fheabhsaíonn sábháilteacht an ghluaisteáin go mór agus an cumas teocht ard a sheasamh. . Tá buntáistí ag baint leis maidir le sábháilteacht ard, dlús ardfhuinnimh, saolré fada rothaíochta, agus raon teochta oibriúcháin leathan, agus is é an leictrilít sholadach an croí an-lárnach.

Is féidir leictrilítí soladacha ocsaíd a roinnt ina gcriostal agus ina ngloine (éagruthach) de réir an struchtúir ábhair. I measc na leictrilítí criostalach tá cineál perovskite, cineál NASICON, cineál LISICON agus cineál gairnéad, srl. An leictrilít ocsaíd ghloine Is é an hotspot taighde an leictrilít de chineál LiPON a úsáidtear i gcadhnraí scannáin tanaí.

Tá ardchobhsaíocht cheimiceach ag an leictrilít sholadach criostalach ocsaíd agus is féidir leis a bheith ann go cobhsaí san atmaisféar, rud atá tairbheach do tháirgeadh ar scála mór cadhnraí uile-sholad-stáit. Is é fócas an taighde seoltacht ianach teocht an tseomra agus a chomhoiriúnacht le leictreoidí a fheabhsú. Faoi láthair, is iad na modhanna chun seoltacht a fheabhsú go príomha athsholáthar eilimintí agus dópáil eilimintí ilchineálach, agus is saincheist thábhachtach í comhoiriúnacht le leictreoidí a chuireann srian lena chur i bhfeidhm.

Is é an leictrilít sholadach criostalach sulfíde is gnách ná thio-LISICON, a d'aimsigh an tOllamh KANNO ó Institiúid Teicneolaíochta Tóiceo den chéad uair sa chóras Li2S-GeS2-P2S. Is é comhdhéanamh ceimiceach Li4-xGe1-xPxS4, agus tá seoltacht ian teocht an tseomra chomh hard le 2.2 × 10. -3S / cm (áit a bhfuil x=0.75), agus is féidir neamhaird a dhéanamh den seoltacht leictreonach. Is í an fhoirmle ghinearálta cheimiceach de thio-LISICON ná Li4-xGe1-xPxS4 (A=Ge, Si, etc., B=P, Al, Zn, etc.).

De ghnáth bíonn an leictrilít sholadach gloine sulfíde comhdhéanta de P2S5, SiS2, B2S3 agus foirmitheoirí líonra eile agus modhnóir líonra Li2S. Cuimsíonn an córas Li2S-P2S5, Li2S-SiS2, Li2S-B2S3 den chuid is mó. Tá raon leathan éagsúlachta sa chomhdhéanamh, seoltacht ian teocht ard an tseomra, ardchobhsaíocht theirmeach, feidhmíocht mhaith sábháilteachta, agus fuinneog leathan cobhsaíochta leictriceimiceach (suas le 5V). Tá buntáistí den scoth aige i gcadhnraí stáit sholadacha ardchumhachta agus teocht íseal agus tá an-acmhainneacht ag baint le hábhair leictrilít ceallraí soladstaide.

Tá an leictrilít sholadach polaiméir comhdhéanta de mhaitrís pholaiméir (mar shampla poileistear, polaiméaráise agus polaimín, srl.) Agus salann litiam (mar shampla LiClO4, LiAsF4, LiPF6, LiBF4, srl.), Mar gheall ar a meáchan éadrom, a viscoelasticity maith, agus den scoth feidhmíocht phróiseála mheicniúil Agus tugadh aird fhorleathan ar shaintréithe eile.

I measc na SPEanna coitianta tá ocsaíd poileitiléin (PEO), polyacrylonitrile (PAN), fluairíd polaivinileine (PVDF), polymethylmethacrylate (PMMA), ocsaíd polapróipiléine (PPO), clóiríd polaivinileéinéin (PVDC) agus córais leictrilít polaiméire aon-ian.

Faoi láthair, is í an mhaitrís SPE príomhshrutha an chéad PEO atá beartaithe agus a díorthaigh, go príomha mar gheall ar chobhsaíocht PEO i litiam miotail agus a chumas chun salainn litiam a dhí-chomhcheangal níos fearr.

Déanann Saotharlann Náisiúnta Oak Ridge (ORNL) na leictrilít LiPON sna Stáit Aontaithe. Ullmhaíodh an scannán leictrilít fosfair litiam (LiPON) trí sprioc Li3P04 ard-íonachta a sputtering ag baint úsáide as feiste sputtering maighnéadón minicíochta raidió in atmaisféar nítrigine ard-íonachta.

Tuigtear go bhfuil feidhmíocht chuimsitheach den scoth ag an ábhar, is é seoltacht ianach teocht an tseomra 2.3 × 10-6S / cm, is í an fhuinneog leictriceimiceach 5.5V (http://vs.Li/Li+), tá cobhsaíocht theirmeach go maith , agus tá comhoiriúnacht mhaith ag leictreoidí dearfacha mar LiCoO2, LiMn2O4, agus leictreoidí diúltacha mar mhiotal litiam agus cóimhiotal litiam. Braitheann seoltacht ianach an scannáin LiPON ar an struchtúr éagruthach agus ar an ábhar N san ábhar scannáin. Féadann méadú an ábhair N an seoltacht ianach a fheabhsú.