Niestabilne elektrolity stałe na bazie chlorku jako alternatywa dla elektrolitów ciekłych w bateriach litowo-jonowych

Vitskapsfolk frå forskingsinstitutt i Sør-Korea og USA er i ferd med å utvikle ikkje-brennbare faste elektrolyttar som eit trygt alternativ til flytande elektrolyttar som vanlegvis blir brukt i litium-ion-batteri. Flytande elektrolyttar er sårbare for brannar og eksplosjonar, noko som gjer det naudsynt å finne meir stabile alternativ. Sjølv om faste elektrolyttar basert på sulfid viser utmerka ionisk leidningsevne, gjer deira kjemiske ustabilitet kombinert med høgspennings katodemateriale det utfordrande å nytte dei kommersielt. Som ei følgje er det aukande interesse for faste elektrolyttar basert på klorid, som viser stabilitet under høgspenningstilhøve.

Eit felles forskingsteam frå Korea Science and Technology Institute (KIST) og Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) har kunngjort utviklinga av ein fast elektrolytt basert på klorid og fluorid. Denne elektrolytten viser høg stabilitet under høgspenning og kan nyttast i høg energitettheitsbatteri. LLNL, kjent for sin utmerka superdatamaskininfrastruktur, bidrog til den berekna forskinga, med vidare eksperimentelle valideringar som vart utførte med støtte frå KIST.

Kloridbasert fast elektrolytt vart brukt i eit heilt solid-state batteri for å vurdere den elektrokjemiske stabiliteten under høgspenning. Studiar har vist at batteriet med den faste elektrolytten oppnådde stabilitet over 4 V, noko som er samanliknbart med litium-ion-batteri med flytande elektrolyttar. Dette betyr at kloridbaserte faste elektrolyttar kan erstatte ustabile sulfidbaserte elektrolyttar og fremskynde kommersialiseringa av heilt faste-state-batteri.

Dei neste stega i forskinga vil innebera optimalisering av synteseprosessane for material, elektrodar og celleproduksjon for å fremskunde kommersialiseringa av heilt faste-state batteri. Dersom det lukkast, vil forskingsteamet frå Korea og USA kunne få ein del av marknaden for faste elektrolyttar, ein viktig komponent i heilt faste-state batteri, i USA – ein av dei største forbrukarane av sekundærbatteri, som energilagringssystem og elektriske køyretøy.

«Desse studiane gir nye prinsipp for design av fluoridbaserte faste elektrolyttar, noko som vil fremskunde kommersialiseringa av neste generasjon litium-ion-batteri med høg energitettheit, utan fare for brannar,» sa Dr. Seungho Yu frå KIST. «Dette var eit systematisk, internasjonalt samarbeid som gav teoretiske grunnlag for utvikling av ein ny fast elektrolytt og konfirmerte dei eksperimentelt,» la Dr. Brandon Wood frå LLNL til.

Nøkkelspørsmål om kloridbaserte faste elektrolyttar:

1. Kvifor er flytande elektrolyttar farleg i litium-ion-batteri?
Flytande elektrolyttar er sårbare for brannar og eksplosjonar, noko som gjer det naudsynt å finne meir stabile alternativ.

2. Kva er fordelane med kloridbaserte faste elektrolyttar?
Kloridbaserte faste elektrolyttar viser stabilitet under høgspenningstilhøve og kan erstatte ustabile sulfidbaserte elektrolyttar, noko som fremskundar kommersialiseringa av heilt faste-state batteri.

3. Kva er forskingsfunn knytt til elektrolytten basert på klorid og fluorid?
Studiar har vist at batteriet med klorid- og fluoridbasert fast elektrolytt oppnådde stabilitet over 4 V, noko som er samanliknbart med litium-ion-batteri med flytande elektrolyttar.

4. Kva er dei neste stega i forskinga?
Dei neste stega i forskinga vil innebera optimalisering av synteseprosessane for material, elektrodar og celleproduksjon for å fremskunde kommersialiseringa av heilt faste-state batteri.

5. Kva er dei mogelege bruksområda for heilt faste-state batteri?
Heilt faste-state batteri med klorid- og fluoridbasert fast elektrolytt kan nyttast i energilagringssystem og elektriske køyretøy.

Definisjonar:

– Elektrolytt: ein substans eller blanding av substansar som leier elektrisk straum i ei løysing eller smelta tilstand.
– Ion: ein atom eller molekyl som har fått eller tapt ein eller fleire elektron, noko som resulterer i ei ladde partikkel.
– Stabilitet: evna til eit stoff til å behalde forma eller strukturen sin utan endring.

Føreslåtte relaterte lenkjer:

– KIST
– Lawrence Livermore National Laboratory