Japanische Forscher haben das Ewigkeitsproblem angegangen, das feste Lithiumbatterien plagt


Einen Schritt näher sind fest installierte Lithium-Batterien, die auch als Energieträger der nächsten Generation für Elektroautos eingesetzt werden.

Forscher der Tokyo University of Technology, des AIST Research Institute und der Yamagata University haben den elektrischen Widerstand einer fest installierten Lithiumbatterie deutlich reduziert.

Der hohe Widerstand, der sich aus der Wechselwirkung der positiven Elektrode der entsprechenden Batterien, also des Targets und des Festelektrolyten, ergibt, ist seit langem ein Problem, das seinen Ursprung in der Aprikose hat. Der Widerstand erhöht sich auch, wenn das Ziel der Luft ausgesetzt ist, was die Batteriekapazität und -leistung verringert.

Die Forschergemeinde hat wiederholt versucht, den Widerstand zu senken, erreichte aber nicht 10 Ohm pro Quadratzentimeter. Dieser Wert ist der Wert des Grenzflächenwiderstandes ohne Lufteinwirkung.

Nun gelang es japanischen Forschern jedoch, sehr nahe an 10,3 Ohm pro Quadratzentimeter heranzukommen.

Die Forscher reduzierten den Widerstand, indem sie Dünnschichtbatterien herstellten, die negativ geladene Lithium-Targets, positive Lithium-Kobalt-Oxid-Targets und feste Lithiumphosphat-Elektrolyte enthielten.

Vor dem Zusammenbau der Batterien setzten die Forscher die Lithium-Kobalt-Oxid-Standorte eine halbe Stunde lang Luft, Stickstoff- und Wasserstoffgasen, Sauerstoff, Kohlendioxid und Wasserdampf aus.

Zu ihrer Überraschung stellten die Forscher fest, dass die Einwirkung von Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid und Wasserstoff die Batterieleistung nicht verringerte.

„Nur Wasserdampf hat die Wechselwirkung zwischen dem Lithium-Kobalt-Oxid-Target und dem Lithiumphosphat-Elektrolyten stark reduziert und den Grenzflächenwiderstand im Vergleich zur nicht-gasförmigen Grenzfläche mehr als verzehnfacht“, sagte der Professor, der das Forschungsteam leitete. Taro Hitosugi sagt EurekAlert! in einer Online-Publikation.

Als nächstes behandelten die Forscher die ausgefällten, negativ geladenen Lithium-Kobalt-Targets, die die Batterien enthielten, eine Stunde lang bei 150 Grad Celsius. Auf diese Weise reduzierten die Forscher den Widerstand auf den oben genannten Wert.

Die Forscher untersuchten die Abnahme des Widerstandswerts durch Simulationen und Messungen und kamen zu dem Schluss, dass die spontane Entfernung von Protonen aus einer Lithium-Kobalt-Oxid-Verbindung durch Wärmebehandlung hinter dem Phänomen stehen könnte.

„Unsere Forschung zeigt, dass Lithium-Kobaltoxid-Protonen eine wichtige Rolle bei der Batterierückgewinnung spielen. Wir hoffen, dass die Aufklärung dieser mikroskopischen Prozesse an den Grenzflächen dazu beitragen wird, feste Lithiumbatterien zu entwickeln“, schließt Hitosugi.

Eine Studie japanischer Forscher wurde in einem Peer Review veröffentlicht ACS Angewandte Materialien & Grenzflächen -julkaisussa.


Source: Tivi by www.tivi.fi.

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