Il-batteriji tal-litju tal-istat solidu huma meqjusa bħala t- "teknoloġija tal-batterija aħħarija", iżda l-problema ta 'impedenza tal-interface bejn l-elettrolit solidu u l-elettrodi pożittivi u negattivi dejjem kienet bottleneck li tfixkel il-produzzjoni tal-massa tagħhom. F'dawn l-aħħar snin, ix-xjentisti għelbu gradwalment dan l-ostaklu permezz ta 'modifika ta' interface, tqabbil ta 'materjal, u innovazzjoni tal-proċess, li jippermettu li ċ-ċelloli tal-batteriji ta' stat solidu jimxu minn dejta tal-laboratorju għal produzzjoni ta 'prova kummerċjali.
1 L-Għerq tal-Impedenza tal-Interfaċċa: Sfidi Doppji tal-Fiżika u l-Kimika
Il-kawża ewlenija tal-impedenza tal-interface tinsab f '"kuntatt ħażin". Elettroliti solidi huma l-aktar ċeramika riġida (bħal LLZO), bi lakuni fiżiċi bejniethom u materjali tal-elettrodi flessibbli, li jirriżultaw f'żona ta 'kuntatt ta' 30% -50% biss, li tfixkel it-triq tal-konduzzjoni tal-joni tal-litju. Saħansitra aktar ta 'sfida hija l-kwistjoni tal-kompatibilità kimika. Meta l-elettroliti tas-sulfid jiġu f'kuntatt ma 'katodi għoljin tan-nikil, ir-reazzjonijiet tal-interface jseħħu biex jiġġeneraw fażijiet iżolanti bħalma huma l-li ∝ po ₄, u jikkawżaw li l-impedenza tiżdied kontinwament waqt iċ-ċikliżmu. Wara 50 ċiklu, l-impedenza tal-interface ta 'ċertu ċellola tal-batterija ta' stat solidu tas-sulfid iżżid tliet darbiet, u t-tħassir tal-kapaċità jilħaq 40%.
L-influwenza tat-temperatura fuq l-impedenza tal-interface hija aktar sinifikanti. Il-konduttività jonika ta 'elettroliti solidi hija sensittiva għat-temperatura. Fil-20 grad, il-konduttività ta 'elettroliti taċ-ċeramika LLZO tonqos minn 10 ⁻⁴ S / cm f'temperatura tal-kamra għal 10 ⁻⁶ S / cm, filwaqt li l-impedenza tal-interface tiżdied b'aktar minn 10 darbiet, li tirriżulta li ċ-ċellula kważi ma tistax topera f'temperaturi baxxi.
2 Teknoloġija tal-Modifika tal-Interfaċċa: Kostruzzjoni ta 'Kanali ta' Konduzzjoni Effiċjenti
It-teknoloġija "Gradient Buffer Layer" żviluppat mit-tim tal-Akkademja tax-Xjenzi Ċiniża tintroduċi saff kompost ta 'li ∝ PO ∝ PO ₂ CO ₂ CO ∝ bejn l-elettrolit u l-elettrodu pożittiv, li jelimina l-lakuni fiżiċi u jrażżan ir-reazzjonijiet tal-ġenb, inaqqas l-impedenza tal-interface b'70% u jżid il-konduttività tat-temperatura tal-kamra taċ-ċellula tal-batterija għal 1ms / cm, viċin il-livell ta' l-elettroliti tal-likwidu. Kumpanija Ġappuniża tadotta t-teknoloġija "Depożizzjoni tas-Saff Atomiku" biex tiddepożita film AL ₂ O3 ta '5nm oħxon fuq il-wiċċ ta' l-elettrolit, li jsaħħaħ il-forza ta 'twaħħil interfacial bħal "kolla molekulari" u jagħmel il-ħajja taċ-ċiklu taqbeż l-1000 darba.
It-trattament ta 'qabel il-litjazzjoni huwa ċ-ċavetta għas-soluzzjoni tal-problema negattiva tal-interface tal-elettrodi. L-impjantazzjoni minn qabel tal-litju metalliku fuq il-wiċċ ta 'elettrodu negattiv ibbażat fuq is-silikon tifforma saff ta' liga tal-litju stabbli, li jista 'jevita reazzjoni diretta bejn elettrolit solidu u silikon. L-impedenza tal-interface tal-elettrodi negattivi ta 'ċellula tal-batterija solida pre-litja hija mnaqqsa b'60%, u l-ewwel effiċjenza tal-kwittanza tal-ħlas tiżdied minn 75% għal 92%.
3 Tqabbil tal-Materjal u Innovazzjoni tal-Proċess: Tħaffef il-Produzzjoni u l-Implimentazzjoni tal-Massa
Id-disinn tal-kompatibilità tal-materjal huwa ugwalment kruċjali. Elettroliti solidi tas-sulfid (bħal li ₇ p ∝ s ₁₁) għandhom kompatibilità ħażina ma 'katodi għolja tan-nikil. Ċerta intrapriża żviluppat "katodu rikk tal-manganiż" (Ni60% Mn30% CO10%) biex tnaqqas ir-reattività mas-sulfidi u żżid il-ħajja taċ-ċiklu minn 200 għal 1000 ċiklu. L-elettroliti tal-polimeri (bħal PEO) huma aktar kompatibbli mal-fosfat tal-ħadid tal-litju, u ċ-ċelloli tal-batterija fi stat solidu flimkien mat-tnejn jistgħu jżommu rata ta 'żamma ta' kapaċità ta '85% anke wara 1500 ċiklu f'60 grad, u jagħmluhom soluzzjoni potenzjali fil-qasam tal-ħażna tal-enerġija.
L-innovazzjoni teknoloġika taċċellera l-proċess tal-produzzjoni tal-massa. Il-proċess tradizzjonali ta '"ippakkjar ta' stivar" huwa diffiċli biex jiġi żgurat kuntatt mill-qrib bejn l-elettrolit solidu u l-elettrodu. It-teknoloġija li għadha kemm ġiet żviluppata "Molding Pressing Hot" tintegra t-tlieta taħt il-150 grad u l-pressjoni 10MPa, b'żona ta 'kuntatt ta' interface ta 'aktar minn 95%. Il-linja ta 'produzzjoni ta' prova taċ-ċelloli taċ-ċelloli tal-batteriji solidi ta 'ċertu kumpanija tal-karozzi tadotta dan il-proċess, b'kapaċità ta' linja waħda ta '1GWh u tnaqqis fl-ispejjeż ta' 60% meta mqabbel mal-istadju tal-laboratorju, li tpoġġi l-pedament għal applikazzjoni fuq skala kbira fl-2027.