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All-Solid-State-Lithium-Batterien erhöhen die Energiedichte und Sicherheit erheblich

2023-08-03

Die meisten Batterien bestehen aus zwei elektrochemisch aktiven Schichten, die als Elektroden bezeichnet werden und durch einen mit Flüssigkeit oder Gelelektrolyten imprägnierten Polymerfilm getrennt sind. In den jüngsten Untersuchungen wurde jedoch die Möglichkeit einer all-soliden wartungsfreien Batterie untersucht, bei der der flüssige (potenziell brennbare) Elektrolyt durch einen festen Elektrolyten ersetzt wird, der die Energiedichte und Sicherheit der Batterie verbessert.
Ein Team am MIT hat nun erstmals die mechanischen Eigenschaften von massiven Elektrolytmaterialien auf Sulfidbasis untersucht, um ihre mechanischen Eigenschaften zu bestimmen, wenn sie in eine Batterie eingebaut sind.

Die MIT -Studenten Frank McGrogan und Tushar Swamy kündigten ihre neuen Erkenntnisse in der dieswöchigen Ausgabe des Journal Advanced Energy Materials an. Krystyn van Vliet, Professor für Materialwissenschaft und Ingenieurwesen; Mingqing Chen, Professor für Materialwissenschaft und Ingenieurwesen; und vier Studenten nahmen an der Forschungserfahrung der National Science Foundation für Studenten (REU) teil, die vom MIT Center for Materials Science and Engineering und dessen Materialverarbeitungszentrum verwaltet wurden.

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Die LifePO4-Batterie bietet eine leichte Energiespeicherlösung, die auf vielen heutigen High-Tech-Geräten verwendet werden kann, von Smartphones bis hin zu Elektroautos. Das Ersetzen des herkömmlichen Flüssigelektrolyten durch einen festen Elektrolyten in solchen Batterien bietet jedoch erhebliche Vorteile. Für das gleiche Gewicht bieten diese Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie im All-Solid-Zustand eine höhere Energiespeicherkapazität auf Packungsebene. Sie beseitigen auch das Risiko von winzigen fingerartigen Vorsprüngen (als "Dendriten" bezeichnet), die durch die Elektrolytschicht wachsen und Kurzschicht verursachen können.

"All-Solid-State-Batterien sind in Bezug auf Leistung und Sicherheit eine attraktive Option, aber es gibt immer noch einige Herausforderungen", sagt Van Vliet. In der Lithium -Polymerbatterie , die den heutigen Markt dominiert Sehr effizient, aber der flüssige Elektrolyt ist chemisch instabil und sogar brennbar. " "Wenn der Elektrolyt fest ist, ist er sicherer und kleiner und leichter." Die meisten Batterien bestehen aus zwei elektrochemisch aktiven Schichten, die als Elektroden bezeichnet werden und durch einen mit Flüssigkeit oder Gelelektrolyten imprägnierten Polymerfilm getrennt sind. In jüngsten Untersuchungen wurde jedoch die Möglichkeit einer All-Solid-Batterie untersucht, bei der der flüssige (und potenziell brennbare) Elektrolyt durch einen festen Elektrolyten ersetzt wird, der die Energiedichte und Sicherheit der Batterie erhöht.
Ein MIT-Team hat nun erstmals die mechanischen Eigenschaften von massiven Elektrolytmaterialien auf Sulfidbasis untersucht, um ihre mechanischen Eigenschaften bei der Einbeziehung in eine Batterie zu bestimmen.
Die MIT -Studenten Frank McGrogan und Tushar Swamy kündigten ihre neuen Erkenntnisse in der dieswöchigen Ausgabe des Journal Advanced Energy Materials an. Krystyn van Vliet, Professor für Materialwissenschaft und Ingenieurwesen; Mingqing Chen, Professor für Materialwissenschaft und Ingenieurwesen; und vier Studenten nahmen an der Forschungserfahrung der National Science Foundation für Studenten (REU) teil, die vom MIT Center for Materials Science and Engineering und dessen Materialverarbeitungszentrum verwaltet wurden.
Lithium-Ionen-Batterien bieten eine leichte Energiespeicherlösung, die auf vielen heutigen High-Tech-Geräten verwendet werden kann, von Smartphones bis hin zu Elektroautos. Das Ersetzen des herkömmlichen Flüssigelektrolyten durch einen festen Elektrolyten in solchen Batterien bietet jedoch erhebliche Vorteile. Für das gleiche Gewicht bieten diese Lithium-Ionen-Batterien im All-Solid-Zustand eine höhere Energiespeicherkapazität auf Packungsebene. Sie beseitigen auch das Risiko von winzigen fingerähnlichen Vorsprüngen (als "Dendriten" bezeichnet) signifikant, die durch die Elektrolytschicht wachsen und Kurzstrecken verursachen können.

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