Рӯзи 21-уми август, профессор MA Ченг аз Донишгоҳи илм ва технологияи Чин (USTC) ва ҳамкорони ӯ стратегияи муассиреро барои ҳалли масъалаи тамоси электрод-электролит пешниҳод карданд, ки рушди батареяҳои насли ояндаи сахти Лиро маҳдуд мекунад. Электроди таркибии сахти сахт бо ин роҳ иқтидорҳои истисноӣ ва нишондиҳандаҳои суръатро намоиш дод.
Иваз кардани электролитҳои моеъи органикӣ дар батареяҳои муқаррарии Li-ion бо электролитҳои сахт метавонад мушкилоти бехатариро ба таври назаррас коҳиш диҳад ва эҳтимолан "шифти шишагин" -ро барои беҳтар кардани зичии энергия шикаст диҳад. Бо вуҷуди ин, маводҳои асосии электрод низ сахт мебошанд. Азбаски алоқаи байни ду ҷисми сахт ба мисли алоқаи байни сахт ва моеъ наздик шудан ғайриимкон аст, дар айни замон батареяҳои ба электролитҳои сахт асосёфта маъмулан алоқаи заифи электрод-электролитҳо ва кори ғайриқаноатбахши пурраи ҳуҷайраро нишон медиҳанд.
Профессор М.А. Ченг аз USTC, муаллифи пешбари тадқиқот гуфт: "Масъалаи алоқаи электрод-электролити батареяҳои сахти ҳолати сахт то андозае ба кӯтоҳтарин сутуни баррели чӯбӣ монанд аст". "Дарвоқеъ, дар тӯли ин солҳо муҳаққиқон аллакай бисёр электродҳои аъло ва электролитҳои сахтро таҳия кардаанд, аммо тамоси сусти байни онҳо то ҳол самаранокии интиқоли Li-ionро маҳдуд мекунад."
Хушбахтона, стратегияи MA метавонад ин душвории пурқувватро паси сар кунад. Таҳқиқот аз санҷиши атом ба атоми марҳилаи наҷосат дар прототипи электролитҳои сахти перовскит сохташуда оғоз ёфт. Гарчанде ки сохтори кристалл байни наҷосат ва электролитҳои сахт хеле фарқ мекард, онҳо мушоҳида карда шуданд, ки интерфейсҳои эпитаксиалӣ ба вуҷуд меоянд. Пас аз як қатор таҳлилҳои муфассали сохторӣ ва кимиёвӣ, муҳаққиқон ошкор карданд, ки марҳилаи наҷосат бо электродҳои қабати дорои иқтидори аз Li бой изоструктуравӣ мебошад. Яъне, прототипи электролитҳои сахт метавонад дар “шаблон”-е, ки аз чаҳорчӯбаи атомии электроди баландсифат ташаккул ёфтааст, кристалл шавад, ки дар натиҷа интерфейсҳои аз ҷиҳати атомӣ наздикшуда ба вуҷуд меоянд.
"Ин воқеан ҳайратовар аст" гуфт муаллифи аввал LI Fuzhen, ки ҳоло донишҷӯи аспиранти USTC мебошад. "Мавҷудияти ифлосиҳо дар мавод воқеан як падидаи хеле маъмул аст, ки он қадар маъмул аст, ки аксар вақт онҳоро нодида мегиранд. Аммо, пас аз дидани бодиққат ба онҳо, мо ин рафтори ғайричашмдошти эпитаксиалиро кашф кардем ва он мустақиман стратегияи моро барои беҳтар кардани тамоси сахт ва сахт илҳом бахшид."
Дар муқоиса бо равиши маъмулан қабулшудаи фишори сард, стратегияи пешниҳодкардаи муҳаққиқон метавонад тамоси ҳамаҷониба ва бефосилаи байни электролитҳои сахт ва электродҳо дар миқёси атомро амалӣ созад, ки дар тасвири микроскопияи электронии атомӣ инъикос ёфтааст. (Аз ҷониби дастаи MA пешниҳод карда шудааст.)
Бо истифода аз падидаи мушоҳидашуда, муҳаққиқон қасдан хокаи аморфро бо ҳамон таркиб бо электролитҳои сахти перовскит сохташуда дар сатҳи пайвастагии қабати аз Li- бой кристалл карданд ва бомуваффақият тамоси ҳамаҷониба ва бефосила байни ин ду маводи сахтро дар электроди таркибӣ амалӣ карданд. Бо ҳалли масъалаи алоқаи электрод-электролит, чунин электроди таркибии сахти сахт қобилияти суръатро ҳатто бо он муқоисашаванда аз электроди таркибии сахт-моеъ таъмин кард. Муҳимтар аз ҳама, муҳаққиқон инчунин дарёфтанд, ки ин навъи тамоси сахти эпитаксиалӣ метавонад номутобиқатии калони торро таҳаммул кунад ва аз ин рӯ стратегияи пешниҳодкардаи онҳо инчунин метавонад ба бисёр дигар электролитҳои сахти перовскит ва электродҳои қабатӣ татбиқ карда шавад.
"Ин кор як самтро нишон дод, ки сазовори он аст" гуфт МА. "Татбиқи принсипи дар ин ҷо овардашуда ба дигар маводҳои муҳим метавонад боиси боз ҳам беҳтари ҳуҷайраҳо ва илми ҷолибтар шавад. Мо бесаброна интизори он ҳастем."
Муҳаққиқон ният доранд, ки иктишофи худро дар ин самт идома диҳанд ва стратегияи пешниҳодшударо ба дигар катодҳои дорои иқтидори баланд ва потенсиалӣ татбиқ кунанд.
Тадқиқот дар Matter, маҷаллаи пешрафтаи Cell Press, таҳти унвони "Тамоси аз ҷиҳати атомӣ наздик байни электролитҳои сахт ва электродҳо барои батареяҳои Ли" нашр шудааст. Муаллифи аввал Л.И Фужен, аспиранти USTC мебошад. Хамкорони профессор М.А.Чэнг профессор НАН Це-Вэн аз университети Цинхуа ва доктор Чжоу Лин аз лабораторияи Амес мебошанд.
(Мактаби химия ва илмҳои моддӣ)
Истиноди коғазӣ: https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(19)30029-3
Вақти фиристодан: июн-03-2019