21 нче августта Кытай Фән һәм Технология Университеты (USTC) профессоры М.Чэнг һәм аның хезмәттәшләре электрод-электролит контакт проблемасын чишү өчен эффектив стратегия тәкъдим иттеләр, бу киләсе буын каты дәүләт Li аккумуляторы үсешен чикли. Каты-каты композит электрод шулай итеп барлыкка китерде, гаҗәеп куәтләр һәм ставкалар күрсәткечләре.
Гадәттәге Ли-ион батарейкаларында органик сыек электролитны каты электролитлар белән алыштыру куркынычсызлык проблемаларын җиңеләйтергә һәм энергия тыгызлыгын яхшырту өчен "пыяла түшәмен" сындырырга мөмкин. Ләкин, төп электрод материаллары да каты. Ике каты матдәләр арасындагы контакт каты һәм сыеклык кебек якын булу мөмкин түгел диярлек, хәзерге вакытта каты электролитларга нигезләнгән батарейкалар гадәттә начар электрод-электролит контактларын һәм канәгатьләнерлек булмаган тулы күзәнәк эшләрен күрсәтәләр.
"Каты дәүләт батарейкаларының электрод-электролит контакт проблемасы берникадәр агач баррельнең иң кыска таягына охшаган", диде USTC профессоры М.Чэнг, тикшерүнең төп авторы. "Чынлыкта, бу еллар дәвамында тикшерүчеләр бик яхшы электродлар һәм каты электролитлар уйлап таптылар, ләкин алар арасындагы начар элемтә Ли-ион транспортының эффективлыгын чикли."
Бәхеткә, MA стратегиясе бу авыр проблеманы җиңәргә мөмкин. Тикшеренү прототипта, перовскит структуралы каты электролитта пычраклык фазасын атом-атом тикшерүеннән башланды. Кристалл структурасы пычраклык һәм каты электролит арасында бик нык аерылып торсалар да, алар эпитаксиаль интерфейслар формалашканнар. Тикшеренүләр һәм химик анализлар сериясеннән соң, тикшерүчеләр пычраклык фазасының югары сыйдырышлы Ли бай катламлы электродлар белән изоструктуралы булуын ачыкладылар. Ягъни, каты электролит прототибы югары эшлекле электродның атом рамкасында формалашкан "шаблон" да кристаллаша ала, нәтиҗәдә атом интим интерфейслары барлыкка килә.
"Бу чыннан да сюрприз", диде беренче автор Л.И.Фужен, хәзерге вакытта USTC аспиранты. "Материалда пычраклыклар булу бик еш очрый торган күренеш, шул вакытта киң таралган, күпчелек вакытта алар игътибарсыз калачак. Ләкин, аларны җентекләп карап чыккач, без бу көтелмәгән эпитаксиаль тәртипне ачыкладык, һәм бу турыдан-туры контактны яхшырту стратегиясен рухландырды."
Гадәттә кабул ителгән салкын тидерү ысулы белән чагыштырганда, тикшерүчеләр тәкъдим иткән стратегия каты электролитлар һәм электродлар арасында атом масштабында тулы, бәйсез контактны тормышка ашыра ала, атом резолюциясе электрон микроскопия образында чагылыш тапкан. MA MA командасы белән тәэмин ителгән.）
Күзәтелгән күренештән файдаланып, тикшерүчеләр аморф порошогын белә торып, Ли бай катламлы кушылма өслегендә перовскит структуралы каты электролит белән бер үк композиция белән кристаллаштырдылар, һәм бу ике каты материал арасында композит электродта тулы, бәйсез бәйләнешне уңышлы аңладылар. Электрод-электролит контакт проблемасы белән чишелгәндә, шундый каты-каты композит электрод ставка мөмкинлеген китерде, хәтта каты-сыек композит электрод белән чагыштырырлык. Иң мөһиме, тикшерүчеләр шулай ук эпитаксиаль каты-каты контактның зур такталарга туры килмәвен ачыкладылар, һәм шулай итеп алар тәкъдим иткән стратегия башка перовскит каты электролитларга һәм катламлы электродларга да кагылырга мөмкин.
"Бу эш эзләргә кирәк булган юнәлешне күрсәтте", диде М.А. "Монда күтәрелгән принципны башка мөһим материалларга куллану тагын да яхшырак күзәнәк чыгышларына һәм кызыклы фәнгә китерергә мөмкин. Без аны түземсезлек белән көтәбез."
Тикшерүчеләр бу юнәлештә эзләнүләрен дәвам итергә һәм тәкъдим ителгән стратегияне башка югары сыйдырышлы, югары потенциаль катодларга кулланырга уйлыйлар.
Тикшеренү "Cell Press" ның флагман журналында "Ли батарейкалары өчен каты электролитлар һәм электродлар арасында атом интим контакт" исемле журналда бастырылды. Беренче автор - Л.И.Фужен, USTC аспиранты. Профессор М.Чэнг хезмәттәшләре арасында ingинхуа университеты профессоры НАН Се-Вен һәм Амес лабораториясеннән доктор Чжоу Лин бар.
(Химия һәм материаль фәннәр мәктәбе)
Кәгазь сылтама: https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(19)30029-3
Пост вакыты: июнь-03-2019