Żvilupp tal-Applikazzjoni tal-Batteriji tal-Litju tal-Films Irqaq tal-istat solidu kollha

L-iżvilupp ta 'sorsi ta' enerġija kimika kien miexi fid-direzzjoni ta 'enerġija speċifika għolja, ħajja twila u sigurtà għolja. Il-batteriji tal-litju tal-film irqiq tal-istat solidu kollha saru l-aktar tip popolari ta 'batteriji tal-litju. Il-batteriji inorganiċi tal-litju b'film irqiq ta 'stat solidu kollha jużaw elettrodi ta' film irqiq pożittiv u negattiv u elettroliti solidi ta 'film irqiq. Il-morfoloġija tal-film irqiq tal-elettrolit solidu tagħmilha possibbli li l-elettrolit likwidu jinbidel b'elettrolit solidu b'konduttività jonika aktar baxxa. Il-morfoloġija tal-film irqiq tal-elettrodi pożittivi u negattivi tagħmilha possibbli li jiġu applikati bosta materjali pożittivi u negattivi b’bidliet kbar fil-volum ta ’ċarġ u ħruġ, bħal litju tal-metall u silikon ta’ film irqiq Stenna. Fl-istess ħin, minħabba l-morfoloġija tal-film irqiq tal-batteriji tal-litju b'film irqiq, huwa faċli li tiġi pproċessata f'batteriji ta 'daqs mikron, u anke aktar riċerka f'batteriji ta' daqs nano. Għalhekk, batteriji tal-litju b'film irqiq mhux biss saru l-hotspot tar-riċerka ta 'sorsi ta' enerġija kimika tal-ġenerazzjoni li jmiss, iżda wkoll ir-riċerka inevitabbli fuq mikro-batteriji. Direzzjoni ta 'żvilupp.

Id-direzzjonijiet tar-riċerka kurrenti għal batteriji tal-litju rqiqa inorganiċi kollha tal-istat solidu huma prinċipalment maqsuma fi: (1) Riċerka u żvilupp ta 'strutturi ta' batteriji ġodda, ittejjeb il-kapaċità tal-batterija għal kull unità ta 'erja u qawwa ta' skarika, u ssolvi l-problema ta 'erja ta' unità baxxa kapaċità u qawwa ta 'batteriji tal-litju b'film irqiq: (2) Riċerka dwar tipi ġodda ta' elettroliti solidi b'konduttività jonika għolja biex issolvi l-problema ta 'konduttività baxxa tal-jone tal-litju f'elettroliti solidi inorganiċi: (3) Riċerka dwar tipi ġodda ta' elettrodi pożittivi u negattivi , sabiex l-elettrodi pożittivi u negattivi wara l-formazzjoni tal-film ikunu aħjar

1. Riċerka dwar l-istruttura ta 'batteriji tal-litju b'film irqiq

Il-batterija tal-litju b'film irqiq tadotta struttura laminata klassika, li hija sempliċi fl-istruttura u faċli biex tiġi pproċessata. Madankollu, sabiex tkompli ttejjeb il-prestazzjoni tal-batterija, ir-riċerka dwar l-istruttura tal-batterija tal-litju b'rita rqiqa qiegħda tiżdied gradwalment, speċjalment l-istruttura 3D batterija tal-litju b'rita rqiqa saret hotspot ta 'riċerka minħabba l-aspettattivi ta' prestazzjoni tajba tagħha. Fl-istruttura 3D tal-batterija tal-litju tal-film irqiq, hija simili għall-istruttura poruża tal-batterija 3D. Dan it-tip ta 'batterija hija pproċessata b'ħafna mikropori rranġati regolarment fuq is-sottostrat tas-silikon, u s-saff ta' barriera tad-diffusjoni Li TiN jiġi depożitat fil-mikropori, u allura s-silikon jintuża bħala l-elettrodu negattiv. LiPON huwa Elettrolit, LiCoO2 huwa l-elettrodu pożittiv biex tagħmel il-batterija.

2. Riċerka dwar elettrolit solidu inorganiku

Batteriji li jużaw elettroliti solidi inorganiċi għandhom ħafna vantaġġi fuq batteriji elettroliti, bħal stabbiltà elettrokimika, stabbiltà termali, reżistenza għax-xokk, reżistenza għall-impatt, l-ebda problemi ta 'tnixxija u tniġġis, u minjaturizzazzjoni faċli u formazzjoni ta' film irqiq. Elettrolit solidu inorganiku tajjeb għandu jkollu l-karatteristiċi li ġejjin: (1) Konduttività għolja tal-jone tal-litju u konduttività elettronika kważi negliġibbli fi ħdan l-istat attiv tal-litju u l-firxa tat-temperatura ambjentali; (2) Għandu jkun stabbli taħt reazzjonijiet elettrokimiċi, speċjalment L-interface f'kuntatt ma 'l-elettrodu negattiv tal-litju jew liga tal-litju; (3) Sabiex tużah, l-elettrolit solidu għandu jkun favur l-ambjent, mhux tossiku, bi prezz baxx u faċli biex tippreparah, u l-aħjar huwa li l-koeffiċjent ta 'espansjoni termali jista' jkun konsistenti ma 'l-elettrodi fuq iż-żewġ naħat, mill-inqas mhux differenti wisq.

(1) Elettrolit inorganiku kristallin

Fil-preżent, elettroliti inorganiċi kristallini wrew konduttività jonika għolja f'ħafna rapporti, u jistgħu jinqasmu f'elettroliti solidi tat-tip NASICON, tip LISICON, tip Thio-LISICON, tip perovskite u strutturi oħra. L-istruttura tal-elettrolit solidu NASICON hija ġeneralment M [A2B3O12]. Għalkemm l-elettrolit NASICON għandu konduttività jonika għolja, il-prodott T huwa mnaqqas faċilment mil-litju tal-metall, li jirriżulta f'kuntatt instabbli mal-litju tal-metall.

LISICON għandu wkoll konduttività jonika għolja. L-istruttura tipika tagħha hija l-elettrolit tat-tip Lisa.Zn1.GeO1sThio-LISl-CON biex ittejjeb il-konduttività jonika tal-elettrolit. Fl-elettrolit tat-tip LISICON, il-kubrit jintuża minflok l-ossiġnu, bħal Li2GeS3, Li4GeS4, Li2ZnGeS4 U materjali ġodda oħra, il-konduttività tal-joni tagħha tista 'tilħaq 6.5 × 10-5S / cm.

Id-direzzjonijiet tar-riċerka kurrenti għal batteriji tal-litju rqiqa inorganiċi kollha tal-istat solidu huma prinċipalment maqsuma fi: (1) Riċerka u żvilupp ta 'strutturi ta' batteriji ġodda, ittejjeb il-kapaċità tal-batterija għal kull unità ta 'erja u qawwa ta' skarika, u ssolvi l-problema ta 'erja ta' unità baxxa kapaċità u qawwa ta 'batteriji tal-litju b'film irqiq: (2) Riċerka dwar tipi ġodda ta' elettroliti solidi b'konduttività jonika għolja biex issolvi l-problema ta 'konduttività baxxa tal-jone tal-litju f'elettroliti solidi inorganiċi: (3) Riċerka dwar tipi ġodda ta' elettrodi pożittivi u negattivi , sabiex l-elettrodi pożittivi u negattivi wara l-formazzjoni tal-film ikunu aħjar

1. Riċerka dwar l-istruttura ta 'batteriji tal-litju b'film irqiq

Il-batterija tal-litju b'film irqiq tadotta struttura laminata klassika, li hija sempliċi fl-istruttura u faċli biex tiġi pproċessata. Madankollu, sabiex tkompli ttejjeb il-prestazzjoni tal-batterija, ir-riċerka dwar l-istruttura tal-batterija tal-litju b'rita rqiqa qiegħda tiżdied gradwalment, speċjalment l-istruttura 3D batterija tal-litju b'rita rqiqa saret hotspot ta 'riċerka minħabba l-aspettattivi ta' prestazzjoni tajba tagħha. Fl-istruttura 3D tal-batterija tal-litju tal-film irqiq, hija simili għall-istruttura poruża tal-batterija 3D. Dan it-tip ta 'batterija hija pproċessata b'ħafna mikropori rranġati regolarment fuq is-sottostrat tas-silikon, u s-saff ta' barriera tad-diffusjoni Li TiN jiġi depożitat fil-mikropori, u allura s-silikon jintuża bħala l-elettrodu negattiv. LiPON huwa Elettrolit, LiCoO2 huwa l-elettrodu pożittiv biex tagħmel il-batterija.

2. Riċerka dwar elettrolit solidu inorganiku

Batteriji li jużaw elettroliti solidi inorganiċi għandhom ħafna vantaġġi fuq batteriji elettroliti, bħal stabbiltà elettrokimika, stabbiltà termali, reżistenza għax-xokk, reżistenza għall-impatt, l-ebda problemi ta 'tnixxija u tniġġis, u minjaturizzazzjoni faċli u formazzjoni ta' film irqiq. Elettrolit solidu inorganiku tajjeb għandu jkollu l-karatteristiċi li ġejjin: (1) Konduttività għolja tal-jone tal-litju u konduttività elettronika kważi negliġibbli fi ħdan l-istat attiv tal-litju u l-firxa tat-temperatura ambjentali; (2) Għandu jkun stabbli taħt reazzjonijiet elettrokimiċi, speċjalment L-interface f'kuntatt ma 'l-elettrodu negattiv tal-litju jew liga tal-litju; (3) Sabiex tużah, l-elettrolit solidu għandu jkun favur l-ambjent, mhux tossiku, bi prezz baxx u faċli biex tippreparah, u l-aħjar huwa li l-koeffiċjent ta 'espansjoni termali jista' jkun konsistenti ma 'l-elettrodi fuq iż-żewġ naħat, mill-inqas mhux differenti wisq.

(1) Elettrolit inorganiku kristallin

Fil-preżent, elettroliti inorganiċi kristallini wrew konduttività jonika għolja f'ħafna rapporti, u jistgħu jinqasmu f'elettroliti solidi tat-tip NASICON, tip LISICON, tip Thio-LISICON, tip perovskite u strutturi oħra. L-istruttura tal-elettrolit solidu NASICON hija ġeneralment M [A2B3O12]. Għalkemm l-elettrolit NASICON għandu konduttività jonika għolja, il-prodott T huwa mnaqqas faċilment mil-litju tal-metall, li jirriżulta f'kuntatt instabbli mal-litju tal-metall.

LISICON għandu wkoll konduttività jonika għolja. L-istruttura tipika tagħha hija l-elettrolit tat-tip Lisa.Zn1.GeO1sThio-LISl-CON biex ittejjeb il-konduttività jonika tal-elettrolit. Fl-elettrolit tat-tip LISICON, il-kubrit jintuża minflok l-ossiġnu, bħal Li2GeS3, Li4GeS4, Li2ZnGeS4 U materjali ġodda oħra, il-konduttività tal-joni tagħha tista 'tilħaq 6.5 × 10-5S / cm.