Di recente, Fang Qianfeng, ricercatore presso l'Istituto di attrito interno e difetti solidi, Institute of Solid Physics, Hefei Academy of Material Sciences, Chinese Academy of Sciences, ha progettato una batteria a stato solido con una struttura asimmetrica per studiare la deposizione e il trasferimento ioni di litio in batterie a stato solido. Il meccanismo di crescita e soppressione dei dendriti di litio nelle batterie al litio è un riferimento importante. I risultati della ricerca correlati sono pubblicati sul Journal of Power Sources con il titolo "Crescita intragranulare e meccanismo uniformemente di distribuzione del metallo Li nell'elettrolita LI7LA3ZR2O12".
Batteria a batteria senza manutenzione La batteria di ferro al litio fosfato ha un'elevata densità di energia, una forte stabilità e una lunga durata del ciclo e sono ampiamente utilizzate come dispositivo di accumulo di energia commerciale ed efficiente. Tuttavia, a causa dell'uso di elettroliti organici infiammabili nella batteria commerciale LifePO4 , quando la batteria è in uno stato di alta temperatura, corto circuito, sovraccarico o danni fisici, è molto probabile che causino incendi o persino esplosione. Pertanto, l'uso di elettrolita solido inorganico non infiammabile anziché elettrolita liquido è uno dei metodi più efficaci per risolvere il problema di sicurezza delle batterie al litio. Tuttavia, poiché gli ioni di litio formano spontaneamente dendriti di litio dendritico durante la deposizione dell'elettrodo negativo, le loro strutture affilate sono soggette a perforare il separatore, causando la batteria al corto circuito e ponendo potenziali pericoli per la sicurezza. Pertanto, l'uso di un elettrolita solido inorganico anziché un elettrolita organico liquido e inibendo efficacemente la crescita dei dendriti di litio durante la ricarica e lo scarico può risolvere meglio il problema di sicurezza delle batterie agli ioni di litio e comprendere correttamente la deposizione e il trasferimento di ioni al litio nella batteria del salvataggio solido4 .
For this purpose, a solid-state battery with an asymmetric structure was constructed by making the lithium metal electrodes on both sides of the electrolyte perpendicular to each other (Figure 1a), and the lithium ion transport in the electrolyte was inferred by observing the state di deposizione di litio sul processo dell'elettrolita. Allo stesso tempo, lo strato atomico AU è stato sputato nell'area centrale dello strato superficiale elettrolitico e, confrontato con l'area dello strato atomico Au non escursione, è stata ottenuta la regola di influenza dello strato atomico Au sulla deposizione di ioni di litio. I risultati della ricerca mostrano che lo stato di distribuzione degli elettroni dello strato superficiale elettrolitico influisce direttamente sul percorso di trasmissione degli ioni di litio nell'elettrolita (Figura 1B), in modo che gli ioni di litio dalla superficie superiore dell'elettrolita vengano trasportati divergenti nell'elettroliti. Ulteriori analisi hanno mostrato che nell'area di sputtering di Au non sputtata, la deposizione di ioni di litio ha mostrato uno stato di distribuzione e distribuzione irregolare (l'area sinistra nella cornice blu nella Figura 1A), che indurrebbe la crescita dei dendriti al litio e induceva cortocircuiti. Nell'area in cui è sputata lo strato atomico Au, la deposizione di ioni di litio appare come una distribuzione uniforme delle particelle sferiche (l'area nella cornice rossa e l'area destra nella cornice blu nella Figura 1A), che sopprime efficacemente gli ioni di litio causati da La crescita dei dendriti di litio. Lo sviluppo di questo lavoro fornisce una base teorica e sperimentale per ottimizzare le prestazioni dell'interfaccia e le prestazioni di sicurezza della batteria all-solida.
La ricerca è stata supportata dalla National Natural Science Foundation della Cina e dalla Natural Science Foundation della provincia di Anhui.