외부 압력이 0인 상태에서 배터리가 작동하도록 만들기

UC 샌디에고 에너지 저장 및 변환 연구소 / Diyi Cheng

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캘리포니아 대학교 샌디에고 캠퍼스와 시카고 대학교가 이끄는 배터리 연구원 팀은 기능적 배터리 테스트에서 영하에서 균일하게 조밀한 리튬 금속 전기화학적 증착을 촉진하는 것으로 밝혀진 LiPON(리튬 인 산질화물)이라는 재료를 설계했습니다. 외부 압력.

이는 목요일 발표된 기관의 보도자료에 따른 것입니다.

“LiPON은 리튬 이온을 전도하고 미래 리튬 배터리 산업을 위한 광범위한 전극 재료와 결합할 수 있는 강력한 가능성을 보여주는 박막 고체 전해질입니다. 그러나 LiPON을 생산하는 기존 방법으로 인해 연구자들은 물질을 완전히 이해하지 못했습니다. 이제 팀은 LiPON을 보다 포괄적으로 연구할 수 있는 독립형 형태로 이 유망한 고체 전해질을 생산하는 방법을 찾았습니다.”라고 언론 성명에서 밝혔습니다.

"LiPON 제조에 대한 새로운 접근 방식은 이 고체 전해질을 사용하여 최소한의 외부 압력에서도 작동할 수 있는 리튬 금속 고체 배터리를 가능하게 하는 문을 열었습니다."

또한 과학자들은 광범위한 분광 기술과 호환되는 유연하고 투명한 독립형 LiPON(FS-LiPON) 필름을 만들어 독립형 형태로 LiPON 필름을 생산하는 새로운 방법론을 고안했습니다. 이 방법을 통해 새로운 통찰력, 열적 특성 및 기계적 특성을 얻을 수 있었습니다.

연구팀은 또한 기능성 배터리 테스트에서 새로운 독립형 고체 전해질 버전을 구현했으며, 박막 FS-LiPON이 외부 압력이 0인 상태에서 균일하게 조밀한 리튬 금속 전기화학적 증착을 촉진한다고 보고했습니다. 이 결과는 벌크 전고체 배터리의 인터페이스 엔지니어링에 관한 귀중한 힌트를 제공합니다.

LiPON 기반의 박막전지는 웨어러블, 기타 소형 전자기기 등 시장이 거대한 다양한 분야에 다양하게 응용되고 있다. “이 연구에서 제작된 FS-LiPON 필름은 계면 화학, 이온 확산 및 인터페이스 엔지니어링에 대한 심층적인 논의를 가능하게 하여 LiPON 재료의 기초와 응용 모두를 밝혀주고 다양한 분야에서 리튬 고체 배터리 개발에 도움이 될 수 있습니다. 방식”이라고 언론 성명은 결론에서 언급했다.

이 연구는 목요일에 Nature Nanotechnology 저널에 게재되었습니다.

연구 개요:

LiPON(리튬인산질화물)은 지난 30년 동안 광범위하게 연구된 비정질 고체 전해질입니다. 다양한 전극 재료와 결합할 수 있다는 가능성에도 불구하고 LiPON의 강성과 공기 감도는 본질적인 특성을 이해하는 데 한계를 설정합니다. 여기에서는 놀라운 유연성과 ~33GPa의 영률을 나타내는 독립형 형태로 LiPON을 합성하는 방법을 보고합니다. 우리는 고체 핵 자기 공명 및 시차 주사 열량계를 사용하여 Li/LiPON 인터페이스의 화학적 성질과 잘 정의된 LiPON 유리 전이 온도 207°C의 존재를 정량적으로 나타냅니다. 계면 응력과 금 시딩층을 결합한 독립형 LiPON은 외부 압력의 도움 없이 리튬 금속이 균일하게 조밀하게 증착되는 것을 보여줍니다. 이 독립형 LiPON 필름은 전고체 배터리의 인터페이스 엔지니어링을 위한 LiPON의 기본 특성을 연구할 수 있는 기회를 제공합니다.