Недавнее исследование в области химии показывает, что поддержание расстояния может повысить производительность аккумуляторов электромобилей. В этом исследовании исследовательская группа успешно разработала полимерную защитную пленку, которая обеспечивает безопасную работу анода в твердотельных батареях на основе сульфидов. Их исследование было опубликовано в интернет-издании Advanced Functional Materials.
Конкурентоспособность электромобилей зависит от их запаса хода и скорости зарядки, которые напрямую зависят от производительности аккумулятора. Вот почему исследования аккумуляторов в настоящее время настолько интенсивны. Стабильность также имеет решающее значение, и литий-ионные аккумуляторы, представленные в настоящее время на рынке, в которых используется жидкий электролит и полимерный сепаратор, чувствительны к изменениям температуры и внешним воздействиям.
Для решения этих проблем недавно были разработаны полностью твердотельные батареи с твердыми электролитами, которые могут функционировать как в качестве жидкого электролита , так и в качестве полимерного сепаратора. Твердые электролиты на основе сульфидов обладают высокой ионной проводимостью (2,5 х 10 -2 См/см), что делает процесс сборки батареи очень простым. Однако граница между активным материалом электрода и электролитом химически и электрохимически нестабильна, что приводит к увеличению внутреннего сопротивления и снижению производительности батареи.
Чтобы решить эту проблему, команда представила полимерные материалы, предотвращающие прямой контакт между анодом и электролитом в батареях. Используя инициированный процесс химического осаждения из паровой фазы (iCVD), они создали однородную пленку анодного покрытия толщиной 100 нм (нанометров) из восьми различных полимеров с различной полярностью.
Команда оценила межфазную стабильность и производительность батареи, используя эти восемь тонких полимерных пленок для анодного покрытия. Результаты показывают, что тонкие пленки, изготовленные из полимеров, содержащих связи -COOH и CF (pAA, pC6FA), значительно улучшают межфазную стабильность между анодом твердотельной батареи и электролитом.
Полностью твердотельные батареи, в которых используется этот подход, продемонстрировали высокий коэффициент сохранения емкости (pAA: 64,8%, pC6FA: 50,7%) после более чем 100 циклов, что является заметным улучшением по сравнению с коэффициентом сохранения емкости 29,0% у обычных твердотельных аккумуляторов. аккумуляторы без анодного покрытия.
На сегодняшний день исследования этих полимерных материалов в твердотельных батареях на основе сульфидов проведены ограниченно, что делает эти исследования важными, поскольку они выявляют взаимодействие между полимерными материалами и сульфидным твердым электролитом.
В состав команды входят профессор Суджин Пак, доктор Сонджин Чо и Ёнджин Сон, доктор философии. студент факультета химии Пхоханского университета науки и технологий (POSTECH) в сотрудничестве с командой профессора Сунг Гап Им с факультета химической и биомолекулярной инженерии Корейского института передовых наук и технологий (KAIST).
Профессор Пак заявил: «Мы продемонстрировали новый потенциал в повышении долгосрочной стабильности твердотельных батарей на основе сульфидов. Эта работа представляет собой важный поворотный момент в исследованиях полностью твердотельных батарей сульфидного типа, следующего поколения аккумуляторной технологии».
