batteria specifica energia continua a crescere, il sistema ad alta nichel + materiale silicio carbonio convenzionale può essere fatto fino a circa 350Wh / energia kg specifico, continuare ad aumentare l'energia specifica deve utilizzare il nuovo sistema, l'attuale sistema energetico specifico elevato comune comprende una completa metallo solido cellule Li, Li batterie / zolfo e Li / aria batterie, dal livello attuale tecnologia, le batterie del tutto-solido metallici Li sono il più probabile prossima generazione di batterie specifiche. per batterie a stato solido pieno, l'elettrolita solido è tecnologia chiave, generale elettrolita Li solido + bassa conduttività a temperatura ordinaria, influenzano le prestazioni della batteria. al fine di aumentare la conduttività dell'elettrolita allo stato solido, sono stati sviluppati vari tipi di elettrolita allo stato solido, in cui un granato tipo a stato solido elettrolita conduttività a temperatura ambiente fino a 10-4-10-3S / cm, e l'elettrolita liquido comune 10 è un carbonato-2S / cm molto vicino a un elettrolita solido all-ideale, granato elettrolita ma affronta anche uno strato superficiale inerte (LiOH, Li 2CO 3) Con scarsa bagnabilità metallo Li, Li crescita metallo dendriti a bordi di grano, la resistenza interfacciale e altre questioni. Weidong Zhou recentemente presso l'Università di Pechino (primo autore, autore corrispondente), Università del Texas a Austin Yutao Li (corrispondente autore ), John B Goodenough (autore) rivestendo la superficie dello strato di elettrolita di granato Li +0,9 numero di trasporto di modo elettrolita polimerico inibisce la crescita di dendriti di metallo Li, e riduce la resistenza interfacciale, aumentato al 97% in modo che l'efficienza della prima cella metallo tutto-solido, efficienza coulombic ciclo coulombic prossimo al 100%.
La presenza di non bagnare granato interfaccia elettrolita solido, problemi di crescita dendrite Li e interfaccia contatti povero, un elettrolita polimerico e buone proprietà meccaniche che lo rendono un modo efficace per risolvere questo problema, elettroliti polimerici contengono generalmente Li sale , richiedendo così aggiunta di LiTFSI, sale di litio, ma rende anche il numero Li + transfert spesso relativamente bassa (ad esempio, 0,35), in modo che il processo di carica anioni accumulano nel lato vicino all'elettrodo positivo, così generando un forte campo elettrico, l'influenza di Li + Diffusione, accelera la crescita dei dendriti di Li nell'elettrolito granato e ha un Li alto +Minor numero di polimero elettrolita migrazione anione mobile, può effettivamente risolvere questo problema, migliorare le prestazioni di granato elettrolita solido.
Esperimenti utilizzando l'elettrolita polimerico della seguente struttura (poli (solfonato acrilammide-2-metil-1-propano) litio PAS), solo Li è in grado di muoversi nella struttura molecolare mostrato in fig pertanto Li +Il numero transfert è elevato, raggiungendo circa 0,9. Al fine di migliorare ulteriormente le proprietà meccaniche di PAS e Li + conducibilità, mescolato con il PAS del PEO (ossido di polietilene), PEO e anche promuove l'interazione del PAS Li +PEO viene spostato lungo una lunga catena, si può vedere dalla figura PEO:. PAS = 3:. 1 alta conducibilità dell'elettrolita, a 65 gradi] C fino a 1.8x10-5S / cm, perché è a conduzione ionica singola, quindi Li +Il numero transfert alto come 0,87-0,95, indicando che la stragrande maggioranza sono dalla conducibilità di Li +Contribuito, questo è un aiuto positivo per ridurre la polarizzazione, aumentare l'ingrandimento e le prestazioni del ciclo.
Elettrolito solido granato con conducibilità fino a 4x10 a temperatura ambiente-4S / cm, fino a 1x10 a 65 ° C-3S / cm, ma il contatto tra l'elettrodo negativo e metallico Li è relativamente scarsa, con conseguente aumento di impedenza, Weidong Zhou granato elettrolita (450um di spessore) con uno strato composito dell'elettrolita polimerico PEO-PAS (circa 5um di spessore), in quanto la spessore PEO-PAS è sottile, nonostante la sua bassa conduttività, ma a causa della impedenza è relativamente piccolo, il grado di elettrolita composito Li + conducibilità fino a 1,5x10-4S / cm. Poiché stesso tempo buone proprietà meccaniche di PEO-PAS, riducendo in modo significativo la resistenza di contatto tra l'elettrodo negativo e l'elettrolita solido Li metallo, in assenza di rivestimento polielettrolita, Li / LLZTO / Li impedenza interfacciale raggiunto 5000 ohm, Dopo che il rivestimento polimerico è stato aggiunto alla superficie dell'elettrolito granato, la resistenza dell'interfaccia è scesa a 400 ohm.
Per scopi granato elettrolita solido Un altro problema è un problema che durante il ciclo di Li dendrite cresciuto lungo il bordo di grano, comune circolando granato elettrolita solido Li / LLZTO / cellule Li ermeticamente dopo 5 ore v'è una chiara cortocircuito e dopo l'elettrolita solido granato è un trattamento superficiale elettrolita polimerico ha mostrato una caratteristica di ciclo molto stabili (come mostrato sotto, rispettivamente, 0,1, 0,2, 0,3, e 0,5 mA / g densità di corrente Il ciclo inferiore è di 10 ore (carica 1h, quindi scarica 1h)), l'elettrolito può essere ciclato stabilmente per più di 500 ore senza cortocircuito.
Seguente mostra l'uso di Li / elettrolita granato / LFP fabbricato elettrochimici risultati dei test cella completa può essere visto dalla figura a, le prestazioni eccellenti cell rate completo esposto, la capacità elettrodo positivo al tasso 0.1C fino a 145mAh / g, a tasso 0.2C dell'elettrodo capacità reversibile positivo 140mAh / g, naturalmente, dato che l'impedenza batteria all-solido grande rispetto ad una batteria elettrolita liquido o con apertura del primo può essere visto in figura b efficienza coulombic della batteria può essere dopo 97%, e 160 volte al tasso di circolazione 0.2C, la capacità reversibile è ancora alto come 137mAh / g, efficienza del ciclo coulombic della batteria è 99.9%, indicando che la batteria ha eccellente stabilità elettrochimica dopo ciclo cellulare, l'autore Lo smontaggio, la deposizione superficiale dell'anodo Li in metallo è relativamente uniforme, e non vi è alcuna traccia evidente di crescita di Li dendrite (come mostrato nella figura seguente d).
La conducibilità elettrica dell'elettrolito del granato è alta come 10-3S / cm. Weidong Zhou riduce efficacemente la resistenza di scambio della carica dell'interfaccia modificando la superficie con elettrolita polimerico PAS-PEO e promuove anche la distribuzione uniforme della corrente. in tal modo inibendo significativamente la crescita dei dendriti di Li lungo il bordo del grano, evitando il verificarsi di cortocircuiti e migliorando notevolmente la stabilità del ciclo di tutta la batteria.Questa tecnologia rende significativamente migliorata la praticità dell'elettrolito granato, per spingere l'intero stato solido Lo sviluppo degli elettroliti è di grande importanza.
