décembre 8, 2021

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L’électrolyte solide résistant à l’oxydation fournit une capacité énergétique élevée de la cathode Li2S

Les tensions de début d’oxydation (OOV) de plusieurs électrolytes solides (SE) ont été déterminées pour toutes les batteries Li/S à semi-conducteurs avec Li2S comme matériau actif de grande capacité. Les OOV des SE doivent dépasser ceux du Li2S de plus de 0,2 V pour atteindre une capacité élevée. Les électrodes développées à l’aide de dimères Li2S et Li-Oxacid ont atteint des capacités surfaciques élevées dans une batterie entièrement solide. Crédit : A. Sakuda, Université préfectorale d’Osaka

Les progrès récents dans le développement de matériaux depuis les années 1980 à l’Université préfectorale d’Osaka (OPU) font des batteries tout solide (ASSB) un pas de plus vers la réalité.


Les ASSB utilisent un électrolyte solide (SE) séparant énergieLes pièces générées (cathodes et anodes) ont attiré l’attention en tant qu’alternative plus sûre et plus énergétique aux électrolytes liquides ou en gel inflammables trouvés dans Batteries lithium-ion. Cependant, un problème majeur a été d’atteindre des densités d’énergie ASSB qui peuvent égaler et éventuellement dépasser celles des batteries Li-ion.

Dans des travaux antérieurs effectués à l’OPU, les ASSB avec une cathode formée à partir d’une solution solide de sulfure de lithium (Li2S) et de l’iodure de lithium ont été produits et il a été constaté que pendant la charge et la décharge, l’iodure de lithium agit comme une voie de conduction ionique dans Li2S. Cela a augmenté la capacité de puissance de la batterie, indiquant que la clé pour augmenter la capacité est dans la nature du conducteur à l’iodure de lithium.

L’équipe a entrepris d’explorer cette relation en se concentrant sur la fenêtre électrochimique des SE, ce qui avait été surestimé dans les calculs précédents.

« La compréhension de la fenêtre électrochimique pratique du SE pour les cathodes et les anodes permettra la construction d’interfaces plus efficaces pour les matériaux SE, soutenant ainsi les futures recherches visant à augmenter la densité énergétique de l’ASSB », déclare le professeur Akitoshi Hayashi.

Le professeur Hayashi, ainsi qu’une équipe de recherche du Département de chimie appliquée de l’École supérieure d’ingénierie de l’OPU, ont utilisé un potentiomètre à balayage linéaire pour étudier les potentiels d’apparition d’oxydation (OOV) dans les SE. Ils constatent que les OOV des SE fonctionnent dans les ASSB avec Li2Les électrodes positives S doivent dépasser celles de Li2S par 0,2 V pour atteindre une capacité de puissance élevée.

« Trouver la fenêtre électrochimique acceptable pour les charges à haute capacité n’est que la moitié de la solution », explique le professeur Atsushi Sakuda. « L’étape suivante consistait à décharger toute cette énergie, qui dépend de la conductivité ionique de SE. »

Ici, l’équipe a exploré la stabilité à l’oxydation de plusieurs sels de lithium et a découvert que la nanoélectrode synthétisée était constituée de Li2Les sels S et pseudo-dispersés Li-Oxacid, qui ont été découverts par des recherches en 1987 par l’actuel président de l’université Masahiro Tatsumisago, ont montré les meilleures performances dans l’état Li entièrement solide rapporté.2batteries S. » Nous avons développé Li2Le Dr Takashi Hakari a déclaré :

La perspicacité tirée de cette étude a permis à l’équipe de fabriquer un Li à haute capacité2Cathode nanocomposite à base de S utilisant un électrolyte solide avec une tolérance à l’oxydation. La prochaine étape de l’équipe de recherche consiste à transformer cette création en une batterie lithium-soufre entièrement solide avec une densité énergétique deux fois supérieure à celle d’une batterie lithium-ion.

L’étude a été publiée dans matériaux fonctionnels avancés.


De nouveaux matériaux pourraient ouvrir la voie à des batteries meilleures et plus sûres


Plus d’information:
Takashi Hakari et al., Un électrolyte solide avec tolérance à l’oxydation fournissant une anode à base de Li2S haute capacité pour toutes les batteries Li/S à semi-conducteurs, matériaux fonctionnels avancés (2021). DOI : 10.1002 / adfm.202106174

Fourni par l’Université préfectorale d’Osaka

la citation: L’électrolyte solide résistant à l’oxydation fournit une capacité énergétique élevée pour la cathode Li2S (2021, 28 octobre) Récupéré le 28 octobre 2021 sur https://phys.org/news/2021-10-oxidation-tolerant-solid-electrolyte-high-energy . langage de programmation

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