Разработка технологии твердого электролита нового поколения с повышенной атмосферной стабильностью.
Литий-ионные аккумуляторы широко используются в качестве систем хранения энергии для электронных продуктов и электромобилей. Однако они уязвимы для воспламенения, поскольку изготавливаются в основном из легковоспламеняющихся органических жидких электролитов, и вопросы безопасности продолжают подниматься.
С другой стороны, твердые электролиты на основе оксидов имеют то преимущество, что обладают высокой термической стабильностью и физически предотвращают рост литиевых дендритов. Среди них электролит Li 7 La 3 Zr 2 O 12 (LLZO) считается электролитом следующего поколения из-за его превосходной проводимости по ионам лития.
Несмотря на эти преимущества, у электролита LLZO есть проблема — на поверхности образуется карбонат лития из-за реакции с влагой и углекислым газом при воздействии атмосферы. Карбонат лития образуется на поверхности, а затем растет по границам зерен , проникая в твердый электролит и нарушая перенос ионов лития, что снижает ионно-литиевую проводимость твердого электролита ЛЛЗО.
Группа профессора Ли Чжон Вона из Департамента энергетики и инженерии DGIST вместе с командой профессора Мун Чан Хёка из Университета Чунг-Анг объявили о разработке твердых электролитов с повышенной атмосферной стабильностью.
Исследовательская группа улучшила атмосферную стабильность электролита LLZO за счет гетероэлементного легирования галлия и тантала (то есть путем добавления галлия и тантала в чистые электролиты LLZO). В частности, было подтверждено, что LiGaO 2 , третий материал, образующийся при добавлении галлия, подавляет поверхностную адсорбцию влаги и углекислого газа и способствует росту частиц при термической обработке, тем самым предотвращая рост карбоната лития через границы зерен и сохранение свойств проводимости ионов лития электролитов LLZO.
В результате было эмпирически подтверждено, что проводимость ионов лития сохраняется даже при длительном хранении на воздухе, а стабильные характеристики сохранялись даже после многократного электроосаждения/десорбции лития.
Профессор Департамента энергетики и инженерии DGIST Джонг-Вон Ли сказал: «Я ожидаю, что концепция конструкции с твердым электролитом, представленная этой исследовательской группой, будет полезна в разработке высокоэффективных и безопасных полностью твердотельных батарей, включающих твердые электролиты, которые стабильны в атмосфере и обладают высокой проводимостью по ионам лития».
