Полимерные пленки повышают эффективность сульфидных твердоэлектролитных аккумуляторов
Полимерные пленки защищают аноды от сульфидных твердых электролитов!
Люди поддерживают различные связи в обществе, будь то с семьей, друзьями или коллегами. Хотя эти связи играют значительную роль в нашей жизни, важно соблюдать здоровую дистанцию, так как излишняя близость может привести к сильным эмоциям или конфликтам. Интересно, что недавнее исследование в области химии демонстрирует, что поддержание такой дистанции может улучшить характеристики аккумуляторов в электромобилях.
В рамках данного исследования, профессор Суджин Парк, доктор Сонджин Чо и аспирант Ёнджин Сон из Департамента химии Университета науки и технологий Поханга (POSTECH) в сотрудничестве с командой профессора Сонгэ Гап Им из Департамента химической и биомолекулярной инженерии Корейского передового института науки и технологий (KAIST) успешно разработали полимерную защитную пленку, которая обеспечивает безопасную работу анода в сульфидных твердоэлектролитных аккумуляторах. Их исследование было недавно опубликовано в онлайн-версии международного журнала Advanced Functional Materials.
Конкурентоспособность электромобилей зависит от их пробега и скорости зарядки, которые напрямую связаны с характеристиками аккумулятора. Поэтому исследования в области аккумуляторов сейчас крайне активны. Стабильность также важна, и литий-ионные (Li) аккумуляторы, которые в настоящее время присутствуют на рынке и используют жидкие электролиты и полимерный сепаратор, подвержены влиянию температур и внешних воздействий.
Для решения этих проблем недавно были разработаны полностью твердотельные аккумуляторы с твердыми электролитами, которые могут выступать как в роли жидкого электролита, так и полимерного сепаратора. Сульфидные твердые электролиты обладают высокой ионной проводимостью (2,5х10-2 S/см), что делает процесс сборки батарей очень простым. Однако интерфейс между активным материалом электрода и электролитом является химически и электрохимически нестабильным, что приводит к увеличению внутреннего сопротивления и снижению производительности аккумулятора.
Для решения этой проблемы команда ввела полимерные материалы для предотвращения прямого контакта между анодом и электролитом в аккумуляторах. С использованием процесса инициированной химической осаждения паров (iCVD) они создали равномерную покрывающую пленку анода толщиной 100 нм (нанометров) из 8 различных полимеров с различной полярностью.
Команда оценила стабильность интерфейса и производительность аккумуляторов, используя эти 8 полимерных полимерных тонкопленочных покрытий для анодов. Результаты показали, что тонкие пленки из полимеров, содержащих -COOH и C-F связи (pAA, pC6FA), значительно улучшили стабильность интерфейса между анодом и электролитом в полностью твердоэлектролитных аккумуляторах. Аккумуляторы с использованием этого подхода продемонстрировали высокую степень сохранения емкости (pAA: 64,8%, pC6FA: 50,7%) после более чем 100 циклов, что является значительным улучшением по сравнению с 29,0% у традиционных полностью твердоэлектролитных аккумуляторов без покрытия анода.
На сегодняшний день исследование этих полимерных материалов в сульфидных полностью твердоэлектролитных аккумуляторах было ограничено, что делает это исследование значимым, так как оно раскрывает взаимодействие между полимерными материалами и сульфидным твердым электролитом.
Профессор Суджин Парк из POSTECH заявил: «Мы продемонстрировали новые возможности по повышению долговременной стабильности сульфидных полностью твердоэлектролитных аккумуляторов» Он добавил: «Эта работа представляет собой значительный переломный момент в исследовании сульфидных полностью твердоэлектролитных аккумуляторов, следующего поколения аккумуляторных технологий»
Исследование было проведено при поддержке проекта Корейского института оценки и планирования промышленной технологии (KEIT) при Министерстве торговли, промышленности и энергетики.
Журнал: Advanced Functional MaterialsDOI: 10.1002/adfm.202314710Название статьи: Functional Polymer Thin Films for Establishing an Effective Electrode Interface in Sulfide-Based Solid-State BatteriesДата публикации статьи: 26-апр-2024
