Las baterías de litio en estado sólido se han convertido en un nuevo surgimiento en el campo de la ciencia y la ingeniería de materiales

Las baterías de litio sólido se han convertido en un nuevo auge en la ciencia de materiales e ingeniería, porque las baterías tradicionales de iones de litio ya no pueden cumplir con los estándares de las tecnologías avanzadas,como el vehículo eléctrico¿Qué quieres decir?Los vehículos eléctricos deben cumplir condiciones tales como una alta densidad energética, una carga rápida y una larga vida útil.Las baterías de estado sólido utilizan un electrolito sólido en lugar del electrolito líquido en las baterías tradicionales, que no sólo cumple con las normas anteriores, sino que también es relativamente más seguro y más conveniente.

Sin embargo, los electrolitos sólidos también tienen problemas que son difíciles de superar.y el origen es menos claroAdemás, cuando la superficie del electrodo está expuesta al aire, la resistencia aumenta y la capacidad y el rendimiento de la batería disminuyen.Nadie pudo reducirlo a 10.Ohen cm2¿Qué quieres decir?al valor de la resistencia cuando no está expuesta al aire.

Ahora, en un estudio publicado recientemente en ACS Applied Materials and Interface, un equipo de investigación dirigido por el profesor Taro Hitosugi de la Universidad de Tecnología de Tokio, Japón, y Shigeru Kobayashi,un estudiante de doctorado en la Universidad de Tecnología de Tokio, ha resuelto finalmente el problema.

Primero, el equipo preparó una batería de película delgada compuesta por un ánodo de litio, un cátodo de ácido cobalto de litio y 3PO4 de un electrolito sólido. El equipo expuso las superficies del ácido cobalto de litio al aire,el nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono, hidrógeno y vapor de agua durante 30 minutos antes de completar la fabricación de la batería.

Para su sorpresa, descubrieron que las baterías expuestas a la mayor parte del gas no disminuyeron el rendimiento de la batería en comparación con las baterías no expuestas.Sólo el vapor de agua aumenta el valor de resistencia de la batería bruscamente, más de 10 veces superior al valor de resistencia no expuesto.

Luego el equipo realizó un proceso conocido como " recocido ", en el que la batería de muestra fue tratada térmicamente durante una hora a 150 °C.¿ Qué pasa?C. Sorprendentemente, el proceso redujo la resistencia a 10.3Ohcm2, comparable a la resistencia de la batería no expuesta.

Al realizar simulaciones y mediciones numéricas, el equipo descubrió posteriormente que esta reducción se atribuía a la eliminación espontánea de protones de la estructura LiO 2 durante el recocido.Los científicos dijeron: " Nuestro estudio muestra que los protones en las estructuras de ácido de litio-cobalto desempeñan un papel importante en la reducción de la resistencia.Esperamos que el esclarecimiento de estos procesos microscópicos ayude a ampliar el potencial de aplicación de las baterías de estado sólido.