HemNyheterKall sintring löser batteriutmaning

Kall sintring löser batteriutmaning

En metod med låg temperatur för att skapa säkrare, högpresterande batterier med fast tillstånd, som potentiellt transformerar energilagring i allt från smartphones till elektriska fordon.



I ett lovande språng för nästa gen-energilagring, forskar forskare vid Penn State fast tillståndsbatteri som kan ersätta det traditionella-och ofta farliga-litiumjonbatterier som finns i telefoner, bärbara datorer och elektriska fordon.

Teamet, under ledning av Hongtao Sun, biträdande professor i industri- och tillverkningsteknik, fokuserar på fast tillståndselektrolyter (SSE), som ersätter de brandfarliga flytande elektrolyterna i konventionella batterier.SSE erbjuder överlägsen termisk stabilitet och säkerhet, men historiskt sett har de varit svåra att producera på grund av höga bearbetningstemperaturer och dålig konduktivitet.


För att lösa detta använde Suns team en teknik som kallas kall sintring-en låg temperaturprocess som komprimerar keramiska pulver till täta former med tryck och en liten mängd lösningsmedel.Denna metod gjorde det möjligt för forskarna att skapa en ny keramik-polymerkomposit SSE som kallas Latp-pilg, och kombinerade den höga konduktiviteten hos en polyjonisk flytande gel (PILG) med stabiliteten hos keramisk LatP."Traditionell sintring kräver temperaturer nära 1 000 ° C," förklarade Sun, "men kall sintring låter oss hålla den till cirka 150 ° C. Det är tillräckligt lågt för att bevara polymerkomponenterna samtidigt som vi densifierar keramiken."

En stor innovation ligger i hur teamet hanterade Ion Transport -problem.Normalt hindrar korngränser i keramiska material konduktivitet.Men genom att integrera PILG i korngränserna skapade de konstruerade vägar som förbättrar jonrörelsen och minskar energiförlusten.Den resulterande kompositen SSE har inte bara konduktivitet med hög rumstemperatur, utan stöder också ett bredare spänningsfönster (0 till 5,5 volt), jämfört med 0 till 4 volt som är typiska för flytande elektrolyter.Detta innebär att batterierna kan använda högspänningskatoder och leverera mer energi.

När man ser framåt föreställer Sun breda applikationer för kall sintring utöver batterier - till halvledartillverkning och allmän keramikbearbetning."Vårt nästa steg är att utveckla en hållbar, skalbar produktionsmodell," sade han."Det är där framtiden för denna teknik ligger."