باتری انرژی خاص همچنان به افزایش، سیستم بالا نیکل + سیلیکون مواد کربن معمولی را می توان به مورد 350Wh / انرژی کیلوگرم خاص انجام می شود تا، همچنان به افزایش انرژی خاص نیاز به استفاده از سیستم جدید، سیستم فعلی مشترک بالا خاص انرژی شامل کامل فلز جامد لی سلول، لی / باتری گوگرد و لی / باتری هوا، از سطح تکنولوژی فعلی، فلزی همه حالت جامد باتری های لیتیوم به احتمال زیاد نسل بعدی باتری انرژی بالا خاص. برای باتری تمام حالت جامد، الکترولیت جامد است فن آوری های کلیدی، کل لی الکترولیت جامد + هدایت پایین در دمای معمولی، عملکرد باتری تاثیر می گذارد. به منظور افزایش هدایت الکترولیت حالت جامد، توسعه یافته اند انواع مختلفی از الکترولیت حالت جامد، در جایی که یک گارنت نوع الکترولیت حالت جامد هدایت الکتریکی در دمای اتاق می تواند تا 10 باشد-4-10-3S / cm، با الکترولیت های مایع کربنات مایع 10-2S / cm بسیار نزدیک است، آن را یک الکترولیت کامل جامد جامد، اما الکترولیت گارنت همچنین رو به یک لایه سطحی بی اثر (LiOH، Li 2CO 3) با فلز ترشوندگی ضعیف لی، لی رشد دندریت فلز در مرز دانه، مقاومت در برابر سطحی و مسائل دیگر. ویدونگ ژو به تازگی در دانشگاه پکن (نویسنده اول، نویسنده مسئول)، دانشگاه تگزاس در آستین Yutao لی (نویسنده مسئول )، جان ب گودنوف (نویسنده متناظر) با پوشش یک لایه لی روی سطح الکترولیت گارنت +0.9 تعداد حمل و نقل از شیوه الکترولیت پلیمری مانع از رشد دندریت از فلز لی، و مقاومت سطحی کاهش می دهد، به 97 درصد افزایش یافته است به طوری که بهره وری کولمبیک (coulombic) از اولین سلول فلزی همه حالت جامد، چرخه بهره وری کولمبیک (coulombic) نزدیک به 100٪.
حضور غیر خیس کردن گارنت رابط الکترولیت جامد، مشکلات رشد دندریت لی و رابط تماس با فقیر، یک الکترولیت پلیمر و خواص مکانیکی خوب است که آن را یک راه موثر برای حل این مشکل، الکترولیت پلیمر به طور کلی شامل نمک لی ، در نتیجه نیاز علاوه بر این از LiTFSI، نمک لیتیوم، اما آن را نیز باعث می شود لی + انتقال تعداد اغلب نسبتا پایین (به عنوان مثال، 0.35)، به طوری که این روند از شارژ آنیون در سمت نزدیک به الکترود مثبت تجمع می یابد، در نتیجه تولید یک میدان الکتریکی قوی، نفوذ لی + نفوذ، رشد دندریت های لی را در الکترولیت گارنت افزایش می دهد و دارای لیتیوم بالا است +تعداد کمتری از پلیمر مهاجرت الکترولیت آنیون قابل حمل، به طور موثر می تواند حل این مشکل، بهبود عملکرد گارنت الکترولیت جامد.
آزمایش با استفاده از الکترولیت پلیمری از ساختار زیر (پلی (سولفونات آکریل آمید-2-متیل-1-پروپان) لیتیوم PAS)، در تنها لی قادر به حرکت در ساختار مولکولی در شکل نشان داده بنابراین لی است +تعداد انتقال بالا است، رسیدن به حدود 0.9 است. به منظور بهبود بیشتر خواص مکانیکی PAS و لی + هدایت، مخلوط با PAS از PEO (اکسید پلی اتیلن)، PEO و همچنین ترویج تعامل از PAS لی +PEO در امتداد زنجیره ای طولانی نقل مکان کرد، می توان از شکل PEO: PAS = 3: 1 بالاترین هدایت الکترولیت، در 65 درجه] C تا 1.8x10-5S / cm، به دلیل آن است که یون منفی هدایت، بنابراین Li +تعداد مهاجرت ها تا 0.95-0.85 است که نشان می دهد که اکثریت هدایت الکتریکی توسط لی تعیین شده است +این کمک، کمک خوبی برای کاهش قطبش، افزایش بزرگنمایی و عملکرد چرخه است.
الکترولیت جامد گارنت با هدایت الکتریکی تا 4x10 در دمای اتاق-4S / cm، تا 1x10 در 65 درجه سانتی گراد-3S / سانتی متر، اما تماس بین الکترود منفی و فلزی لی نسبتا فقیر، که منجر به افزایش امپدانس، ویدونگ ژو الکترولیت گارنت (450um ضخامت) همراه با یک لایه مرکب از الکترولیت پلیمری PEO-PAS (حدود 5um در ضخامت)، از ضخامت PEO-PAS نازک است، با وجود رسانایی کم است، اما با توجه به امپدانس نسبتا کوچک، به طور کلی الکترولیت کامپوزیت لی + هدایت تا 1.5x10 است-4S / سانتی متر است. از آنجا که همان زمان خواص مکانیکی خوب از PEO-PAS، به طور قابل توجهی کاهش مقاومت تماس بین الکترود منفی و جامد فلزی الکترولیت لی، در صورت عدم وجود پوشش پلی الکترولیت، لی / LLZTO / لی امپدانس سطحی 5000 اهم رسیده، در گارنت سطح پوشش پلیمری الکترولیت افزایش می دهد، مقاومت سطحی پایین به 400 اهم است.
برای اهداف گارنت الکترولیت جامد مشکل دیگر یک مشکل در طی دوچرخه سواری از دندریت لی رشد در امتداد مرز دانه مواجه است، مشترک گردش گارنت الکترولیت جامد لی / LLZTO / سلول های لیتیوم محکم پس از 5 ساعت است وجود دارد یک اتصال کوتاه روشن، و پس از گارنت الکترولیت جامد است درمان سطح الکترولیت پلیمری نشان داد ویژگی های چرخه بسیار پایدار (به شرح زیر، به ترتیب نشان داده شده است، 0.1، 0.2، 0.3، و 0.5mA / گرم چگالی جریان چرخهای 10 ساعت (شارژ IH، پس از آن تخلیه IH))، گردش الکترولیت پایدار می تواند بیش از 500 ساعت، بدون خطر اتصال کوتاه.
در زیر با استفاده از گارنت لی / الکترولیت را نشان می دهد / LFP ساخته نتایج آزمون سلول کامل الکتروشیمیایی را می توان از شکل یک دیده می شود، سلول کامل به نمایش گذاشته میزان عملکرد بسیار عالی، ظرفیت الکترود مثبت در نرخ 0.1C تا 145mAh / گرم، در نرخ 0.2C الکترود ظرفیت قابل برگشت مثبت 140mAh / گرم، البته، از آنجا که امپدانس باتری تمام جامد بزرگ در مقایسه با یک باتری الکترولیت مایع و یا داشتن یک شکاف از اول می تواند در شکل ب بهره وری کولمبیک (coulombic) از باتری دیده می شود بعد از 97٪ و 160 بار در نرخ گردش 0.2C، ظرفیت قابل برگشت است هنوز هم به عنوان بالا به عنوان 137mAh / گرم، بازده چرخه کولمبیک (coulombic) از باتری 99.9٪ است، نشان می دهد که باتری دارای ثبات الکتروشیمیایی بسیار عالی پس از چرخه سلولی، نویسنده آن جدا، رسوب فلز لی یکنواخت سطح الکترود منفی، و هیچ نشانه ای آشکار از رشد دندریت لی (همانطور که در شکل نشان داده شده است د).
گارنت بالا هدایت الکترولیت 10-3S / سانتی متر، ویدونگ ژو با درمان اصلاح پس از سطح آن با PAS-PEO الکترولیت پلیمری، به طور موثر کاهش امپدانس بار در رابط کاربری این ارز، بلکه برای ترویج توزیع یکنواخت جریان ، قابل توجهی مهار دندریت لی رشد در امتداد مرز دانه، برای جلوگیری از یک اتصال کوتاه رخ می دهد، افزایش قابل توجهی در ثبات چرخه سلولی کل. این تکنیک را قادر می سازد کاربرد الکترولیت گارنت بهبود یافته است، ترویج کامل جامد توسعه الکترولیت ها از اهمیت زیادی برخوردار است.
