Сплошная батарея
Сплошная батарея представляет собой электрическую батарею , которая использует твердый электролит для ионных проводимости между электродами , вместо жидких или гелевых полимерных электролитов, обнаруженных в обычных батареях. [ 1 ] Твердовые батареи теоретически предлагают гораздо более высокую плотность энергии , чем типичные литий-ионные или литий-полимерные батареи. [ 2 ]
![]() Аккумуляторная батарея со сплошным электролитом между двумя электродами | |
Конкретная энергия | Тип тонкой пленки: 300–900 Вт/кг (490–1,470 кДж/фунт) Тяжкий тип: 250–500 Вт/кг (410–820 кДж/фунт) |
---|---|
Ставка самоубийства | 6%ー 85 ° C (месяц) [ 3 ] |
Цикл долговечности | 10 000-100 000 циклов [ 3 ] |
Номинальное напряжение ячейки | Тип тонкой пленки: 4,6 В [ 4 ] Объемный тип: 2,5 В , [ 3 ] |
Рабочая температура интервал | -50 ° C 〜 125 ° C |
Интервал температуры заряда | -20 ° C 〜 105 ° C |
В то время как твердые электролиты были впервые обнаружены в 19 -м веке, несколько проблем предотвратили широкое применение. События в конце 20 -го и начале 21 -го века вызвали возобновление интереса к технологии, особенно в контексте электромобилей .
Твердовые батареи могут использовать металлический литий для анода и оксиды или сульфиды для катода , увеличивая плотность энергии. Твердый электролит действует как идеальный сепаратор, который позволяет проходить только ионы лития. По этой причине твердотельные батареи могут потенциально решить многие проблемы используемых в настоящее время литий-ионных батарей жидкости , таких как воспламеняемость, ограниченное напряжение, нестабильное твердое электролитное образование, плохие характеристики велосипеда и прочность. [ 5 ]
Материалы, предложенные для использования в качестве электролитов, включают керамику (например, оксиды, сульфиды, фосфаты) и твердые полимеры. Твердовые батареи встречаются у кардиостимуляторов , а также в RFID и носимых устройствах. Твердовые батареи потенциально безопаснее, с более высокой плотностью энергии. Проблемы с широким распространением включают энергию и плотность энергии , долговечность , затраты на материал , чувствительность и стабильность. [ 6 ]
История
[ редактировать ]Источник
[ редактировать ]Между 1831 и 1834 годами Майкл Фарадей обнаружил твердые электролиты сульфида серебра и фторида свинца (II) , что заложило основу для твердой ионики . [ 7 ] [ 8 ]
1900-х 2009
[ редактировать ]К концу 1950-х годов в нескольких электрохимических системах, проводящих серебра, использовались твердые электролиты по цене низкой плотности энергии и напряжения ячейки и высокое внутреннее сопротивление . [ 9 ] [ 10 ] В 1967 году обнаружение быстрой ионной проводимости β- глинозем для широкого класса ионов (Li+, Na+, K+, Ag+и Rb+) начало развитие твердотельных электрохимических устройств с повышенной плотностью энергии. [ 11 ] [ 10 ] [ 12 ] Большинство сразу же были разработаны расплавленные натрия / β -глинозем / серные клетки в Ford Motor Company в США, [ 13 ] и НГК в Японии. [ 10 ] Это волнение проявлялось в обнаружении новых систем в обеих органических веществах, то есть поли (этилен) оксид ( PEO ), а также неорганику, такую как Nasicon. [ 10 ] Однако многие из этих систем требовали работы при повышенных температурах и/или были дорогими для производства, ограничивая коммерческое развертывание. [ 10 ] Новый класс твердотельного электролита, разработанный национальной лабораторией Оук-хребта , литий-фосфор оксинитрид (липон), появился в 1990-х годах. Липон был успешно использован для создания литий-ионных аккумуляторов с тонкими фильмами , [ 14 ] Хотя приложения были ограничены из-за стоимости, связанной с осаждением тонкого фильма электролита, наряду с небольшими возможностями, которые можно получить с использованием тонкого фильма. [ 15 ] [ 16 ]
2010-2019
[ редактировать ]В 2011 году Kamaya et al. продемонстрировал первое твердое электролит, Li 10 GEP 2 S 12 (LGP), способный достичь массовой ионной проводимости, превышающей жидкие электролитные аналоги при комнатной температуре. [ 17 ] При этом объемные твердые проводники могут, наконец, технологически конкурировать с литий-ионными аналогами.
Исследователи и компании в транспортной промышленности возродили интерес к твердотельным аккумуляторным технологиям. В 2011 году Bolloré запустила парк своих модельных автомобилей Bluecar. Демонстрация должна была продемонстрировать ячейки компании и показала литийную полимерную батарею (LMP) 30 кВт-ч с полимерным электролитом, созданным растворением литий-соли в полиоксиэтилена колимере .
В 2012 году Toyota начала проводить исследования в автомобильных приложениях. [ 18 ] В то же время Volkswagen начал сотрудничать с небольшими технологическими компаниями, специализирующимися на технологии.
В 2013 году исследователи из Университета Колорадо Боулдер объявили о разработке твердотельной литиевой батареи с с твердым железом - серной составным катодом , который обещал более высокую энергию. [ 19 ]
В 2017 году Джон Гуденоу , соавтор литий-ионные батареи, обнародовал твердотельную стеклянную батарею , используя стеклянный электролит и щелочной металлу, состоящий из лития , натрия или калия . [ 20 ] Позже в том же году Toyota расширила свое многолетнее партнерство с Panasonic , включив в него сотрудничество в твердых батареях. [ 21 ] По состоянию на 2019 год Toyota провела большинство патентов, связанных с SSB. [ 22 ] За ними последовали BMW , [ 23 ] Хонда , [ 24 ] Hyundai Motor Company ., [ 25 ] и Nissan . [ 26 ]
В 2018 году, Solid Power, вышла из Университета Колорадо Боулдер, [ 27 ] Получил финансирование в размере 20 миллионов долларов США от Samsung и Hyundai для создания производственной линии, которая может создать копии своего прототипа аккумулятора с перезаряжаемым литиевым металлическим батарей [ 28 ] с прогнозируемыми 10 -мегаватт -часами мощности в год. [ 29 ]
Цин Тао запустил первую китайскую производственную линию твердотельных батарей в 2018 году для снабжения SSB для «специального оборудования и высококачественных цифровых продуктов». [ 30 ]
2020-й
[ редактировать ]QuantumScape -это твердотельный запуск батареи, который вышел из Стэнфордского университета . Он стал публичным в NYSE 29 ноября 2020 года в рамках слияния SPAC с Kensington Capital. [ 31 ] [ 32 ] В 2022 году компания представила свои 24-слойные ячейки прототипа A0. В первом квартале 2023 года он ввел QSE-5, 5-ампер-часовой литиевой металлический ячейку. Powerco Volkswagen заявил, что прототип A0 соответствовал объявленным показателям производительности. Дизайн гибкого кадра QuantumScape сочетает в себе призматические и мешочковые конструкции клеток для размещения расширения и сокращения его клеток во время езды на велосипеде. [ 33 ] [ 34 ]
В июле 2021 года Murata Manufacturing объявила, что начнет массовое производство, ориентируясь на производителей наушников и других носителей. [ 35 ] Клеточная емкость составляет до 25 мАч при 3,8 В, [ 36 ] сделать его подходящим для небольших мобильных устройств, таких как наушники, но не для электромобилей. Литий-ионные ячейки, используемые в электромобилях, обычно предлагают от 2000 до 5000 мАч при аналогичном напряжении: [ 37 ] EV потребуется как минимум в 100 раз больше клеток Murata, чтобы обеспечить эквивалентную мощность.
Ford Motor Company и BMW профинансировали Startup Solid Power с 130 миллионами долларов, и с 2022 года компания собрала 540 миллионов долларов. [ 38 ]
В сентябре 2021 года Toyota объявила о своем плане использовать твердотельный аккумулятор, начиная с гибридных моделей в 2025 году. [ 39 ]
В феврале 2021 года Hitachi Zoen объявил о демонстрационных экспериментах на международной космической станции . Cygnus № 17, выпущенный 19 февраля 2022 года, подтвердил, что на МКС будут проверены батареи, состоящие из всех штатов. [ 40 ]
В январе 2022 года Prologium подписал соглашение о техническом сотрудничестве с Mercedes-Benz . Инвестиции будут использоваться для разработки твердотельной батареи и подготовки производства. [ 41 ]
В начале 2022 года Swiss Clean Battery (SCB) объявила о планах открыть первую в мире завод для устойчивых твердотельных батарей в Фрауенфельде к 2024 году с первоначальным ежегодным производством 1,2 ГВт. [ 42 ]
В июле 2022 года Svolt объявил о производстве электрической батареи 20 AH с плотностью энергии 350-400 Wh/кг. [ 43 ]
В июне 2023 года Maxell Corporation начала массовое производство твердотельных батарей с большой пропускной способностью. Эта батарея имеет длительный срок службы и теплостойкость. Производство 200 мм-цилиндрических твердотельных батарей должно начаться в январе 2024 года. Размер: диаметр 23 мм/высота 27 мм. [ 44 ]
В сентябре 2023 года Panasonic представила твердотельную батарею для беспилотников . Его можно взимать от 10% до 80% за 3 минуты и длиться от 10 000 до 100 000 циклов при 25 ° C. Ожидалось, что батарея будет доступна в конце 2020 -х годов. [ 45 ]
В октябре 2023 года Toyota объявила о партнерстве с Idemitsu Kosan для производства твердотельных батарей для своих электромобилей, начиная с 2028 года. [ 46 ]
В октябре 2023 года Factorial Energy открыла завод по производству аккумуляторов в Метуэне, штат Массачусетс , и начала отправлять 100 AH A-Samples Automotive Partners на общую сумму более 1000 ячеек A Sample в Mercedes-Benz. Его технология использует литий-метал-анод, квазисолидный электролит и катод высокой емкости. Его плотность энергии составляет 391 ч/кг. [ 47 ]
В ноябре 2023 года Guangzhou Automobile Group объявила, что в 2026 году она примет твердотельные батареи. Массовое производство должно было начать в 2025 году. [ 48 ]
28 декабря 2023 года Hyundai опубликовал свой патент на «систему аккумуляторов из всех состояний, предоставленную с устройством под давлением». Ячейка представляет собой твердотельный аккумулятор, который поддерживает постоянное давление независимо от зарядных и рассеянных скоростей. Система включает в себя ISO-температурный элемент. [ 49 ]
В январе 2024 года Volkswagen объявил, что результаты испытаний прототипа твердого аккумулятора сохранили 95% своей мощности после проведения 500 000 км. Это также прошло другие тесты производительности. [ 50 ]
В апреле 2024 года факторный подписал меморандум о взаимопонимании с LG Chem. В июне он отправил свои первые 106 AH B-Samples в Mercedes-Benz для тестирования. [ 47 ]
Материалы
[ редактировать ]Сплошные электролиты (SSES) Кандидаты включают керамику, такую как литий-ортосиликат , [ 51 ] стекло , [ 20 ] сульфиды [ 52 ] и rbag 4 I 5 . [ 53 ] [ 54 ] Сплошные электролиты оксида основного потока включают LI 1,5 AL 0,5 GE 1,5 (PO 4 ) 3 (LAGP), LI 1,4 AL 0,4 TI 1,6 (PO 4 ) 3 (LATP), Perovskite-Type LI 3X LA 2/3-X TIO 3 (LLTO ) и гранат Li 6,4 LA 3 Zr 1,4 TA 0,6 O 12 (LLZO) с металлическим LI. [ 55 ] Тепловая стабильность по сравнению с LI из четырех SSE была в порядке LAGP <latp <llto <llzo. Хлоридные суперонические проводники были предложены в качестве еще одного многообещающего твердого электролита. Они являются ионными проводящими, а также деформируемыми сульфидами, но в то же время не обеспокоены плохой стабильностью окисления сульфидов. Кроме этого, их стоимость считается ниже, чем оксидные и сульфидные SSE. [ 56 ] Существующие системы с твердыми хлоридными электролитными системами можно разделить на два типа: li 3 McL 6 [ 57 ] [ 58 ] и Li 2 M 2/3 Cl 4 . [ 59 ] M Элементы включают Y, TB-LU, SC и IN. Катоды основаны на литиях. Варианты включают LICOO 2 , LINI 1/3 CO 1/3 MN 1/3 O 2 , LIMN 2 O 4 и LINI 0,8 CO 0,15 AL 0,05 O 2 . Аноды различаются больше и влияют тип электролита. Примеры включают в, Si , Ge x Si 1- X , Sno - B 2 O 3 , SNS - P 2 S 5 , Li 2 FES 2 , FES, NIP 2 и LI 2 SIS 3 . [ 60 ]
Одним из перспективных катодных материалов является Li -S , который (как часть твердой литий -анода/Li 2 S) имеет теоретическую специфическую способность 1670 мАч g −1 , «в десять раз больше, чем эффективное значение LICOO 2 ». Сера делает неподходящий катод в применении жидких электролитов, потому что он растворим в большинстве жидких электролитов, резко уменьшая время жизни батареи. Сера изучается в твердых приложениях. [ 60 ] Недавно был разработан керамический текстиль, который показал обещание в твердотельной батареи LI-S. Этот текстиль облегчил передачу ионов, а также обрабатывала нагрузку на серы, хотя он не достиг прогнозируемой плотности энергии. Результат «с электролитной поддержкой толщиной 500 мкм и 63% использованием области электролита» составлял «71 ч/кг». в то время как прогнозируемая плотность энергии составляла 500 часов/кг. [ 61 ]
Li-O 2 также обладает высокой теоретической способностью. Основная проблема с этими устройствами заключается в том, что анод должен быть запечатан из атмосферы окружающей среды, в то время как катод должен быть в контакте с ним. [ 60 ]
Аккумулятор Li/ LifePo 4 показывает обещание в качестве твердого применения для электромобилей. Исследование 2010 года представило этот материал в качестве безопасной альтернативы перезаряжаемым аккумуляторам для EV, которые «превосходят цели USABC-DOE». [ 62 ]
Клетка с чистым кремнием μsi || sse || ncm811 анод был собран Darren HS Tan et al. Используя μsi анод (чистота 99,9 мас. %), Твердого штата Электролитный (SSE) и катод литий-никель-кобальт-мангана (NCM811). Этот вид твердотельной батареи продемонстрировал высокую плотность тока до 5 мА см. −2 , широкий диапазон рабочей температуры (-20 ° C и 80 ° C), а также ареальная емкость (для анода) до 11 мАч см. −2 (2890 мАч/г). В то же время, после 500 циклов до 5 мА см. −2 Батареи по-прежнему обеспечивают 80% удержания вместимости, что является наилучшей производительностью µSI All Solid Attuel Battery до сих пор. [ 63 ]
Сплошные электролиты хлорида также показывают перспективу перед обычными оксидными твердыми электролитами из -за хлоридных твердых электролитов, имеющих теоретически более высокую ионную проводимость и лучшую формируемость. [ 64 ] Кроме того, исключительно высокая стабильность хлоридного электролита и высокая пластичность добавляют к его производительности. В частности, семейство с твердыми электролитами смешанных металлов лития, LI 2 в X SC 0,6666-X CL 4, разработанное Zhou et al. −1 ) в широком диапазоне композиции. Это связано с тем, что хлоридный твердый электролит может использоваться в сочетании с голыми катодными активными материалами, в отличие от активных катодных материалов с покрытием и его низкой электронной проводимости. [ 65 ] Альтернативные более дешевые хлоридные твердые электролитные композиции с более низкой, но все еще впечатляющей ионной проводимостью можно найти с помощью твердого электролита Li 2 Zrcl 6 . Этот конкретный хлоридный твердый электролит поддерживает ионную проводимость высокой температуры (0,81 мс CM −1 ), деформируемость и обладает высокой толерантностью к влажности. [ 66 ]
Использование
[ редактировать ]Твердовые батареи потенциально полезны у кардиостимуляторов , RFID , носимых устройств и электромобилей . [ 67 ] [ 68 ]
Электромобили
[ редактировать ]Гибридные и подключаемые электромобили используют различные технологии аккумулятора, включая литий-ион (Li-Ion) , никель-метал-гидрид (NIMH) , свинцовый и электрический двойной конденсатор (или UltraCapacitor), [ 69 ] с литий-ионными батареями доминируют на рынке из-за их превосходной плотности энергии . [ 70 ]
Honda заявила в 2022 году, что планирует начать работу демонстрационной линии для производства аккумуляторов из всех солидных государств в начале 2024 года, [ 71 ] и Nissan объявил, что к 20128 финансовым годам он стремится запустить электромобиль со всемирно-государственными батареями, которые должны быть разработаны на месте. [ 72 ]
В июне 2023 года Toyota обновила свою стратегию для аккумуляторных электромобилей , объявив, что она не будет использовать коммерческие твердотельные батареи как минимум до 2027 года. [ 73 ] [ 74 ]
Носимые устройства
[ редактировать ]Характеристики высокой плотности энергии и поддержания высокой производительности даже в суровых условиях ожидаются при реализации новых носимых устройств , которые меньше и более надежны, чем когда -либо. [ 67 ] [ 75 ]
Оборудование в космосе
[ редактировать ]В марте 2021 года промышленная производитель Hitachi Zosen Corporation объявила о твердотельной батареи, которую, как они утверждали, имеет один из самых высоких способностей в отрасли и имеет более широкий диапазон рабочих температур, который может подходить для суровых сред, таких как пространство. [ 76 ] [ 77 ] Тестовая миссия была запущена в феврале 2022 года, а в августе Японское агентство по разведке аэрокосмической промышленности (JAXA) объявило [ 78 ] Твердовые аккумуляторы правильно работали в пространстве, питание оборудования камеры в японском экспериментальном модуле Kibō на международной космической станции (ISS).
Беспилотники
[ редактировать ]Будучи более легким весом и более мощным, чем традиционные литий-ионные батареи, разумно, что коммерческие беспилотники выиграли от твердотельных батарей. Vayu Aerospace, производитель беспилотников и дизайнер, отметил увеличение времени полета после того, как они включили их в свой Drone G1 Long Flight. [ 79 ] Еще одним преимуществом беспилотников является то, что вся твердая батарея может быстро заряжаться. В сентябре 2023 года Panasonic анонсировала прототип, который вселенно-государственный аккумулятор может зарядиться от 10% до 80% за 3 минуты. [ 45 ]
Промышленная техника
[ редактировать ]Аккумуляторы из всех государств имеют длительный срок службы и превосходную теплостойкость. Следовательно, ожидается, что он будет использоваться в суровых условиях. Производство всемирно-государственных аккумуляторов Maxell для использования в промышленной технике уже началось.
Портативные солнечные генераторы
[ редактировать ]В 2023 году Йошино стал первым производителем портативных солнечных генераторов твердого штата, в 2,5 раза выше плотности энергии, двойной номинальной и всплеской выходы переменного тока генераторов нерезолидного лития (NMC, LFP). [ 80 ] [ 81 ] [ 82 ]
Проблемы
[ редактировать ]Расходы
[ редактировать ]Тонкие твердотельные батареи стоят дорого [ 83 ] и использовать производственные процессы, которые, как считается, трудно масштабироваться, требуя дорогого для вакуумного осаждения . оборудования [ 14 ] В результате затраты на тонкие твердотельные батареи становятся непомерно высокими в приложениях на основе потребителей. В 2012 году, основываясь на технологии, на основе текущей технологии 20 AH , твердотельной батарейки AH будет стоить 100 000 долл. США , а электромобиль высокого диапазона потребует от 800 до 1000 таких ячеек. [ 14 ] Аналогичным образом, стоимость препятствовала принятию тонкопленочных твердотельных батарей в других областях, таких как смартфоны . [ 67 ]
Чувствительность температуры и давления
[ редактировать ]Низкие температуры могут быть сложными. [ 83 ] Исторически твердые батареи имели плохую работу. [ 19 ]
Твердовые батареи с керамическими электролитами требуют высокого давления для поддержания контакта с электродами. [ 84 ] Твердовые батареи с керамическими сепараторами могут отрываться от механического напряжения. [ 14 ]
В ноябре 2022 года японская исследовательская группа, состоящая из Университета Киото , Университета Тоттори и Sumitomo Chemical , объявила, что им удалось управлять твердыми батареями, не применяя давление с мощностью 230 винт/кг, используя сополимеризованные новые материалы для электролита. [ 85 ]
В июне 2023 года японская исследовательская группа аспирантуры инженерной школы в Метрополитенском университете Осака объявила, что им удалось стабилизировать высокотемпературную фазу Li 3 ps 4 (a- LI 3 PS 4 ) при комнатной температуре. Это было достигнуто за счет быстрого нагрева для кристаллизации LI 3 PS 4 Стекло. [ 86 ]
Межфазное сопротивление
[ редактировать ]Высокое межфазное сопротивление между катодом и твердым электролитом стало давней проблемой для аккумуляторов из всех солидных государств. [ 87 ]
Межфазная нестабильность
[ редактировать ]Межфазная нестабильность электрод-электролита всегда была серьезной проблемой в твердотельных батареях. [ 88 ] После контактов электролита твердотельного электролита с помощью электрода химические и/или электрохимические боковые реакции на границе раздела обычно дают пассивированный границу, что препятствует диффузии LI + через интерфейс электрод-SSE. При высоковольтной езде на велосипеде некоторые SSE могут подвергаться окислительной деградации.
Дендриты
[ редактировать ]
Сплошные аноды металлов лития (LI) в твердых батареях являются заменой кандидатов в литий-ионных батареях для более высокой плотности энергии , безопасности и более быстрого времени пополнения. Такие аноды, как правило, страдают от образования и роста дендритов ли , неравномерных металлов, которые проникают в электролит, приводят к электрическим коротким замыканиям . Это короткое замыкание приводит к энергетическому разряду, перегреву , а иногда и взрывам из -за термического бегства . [ 89 ] Ли дендриты снижают кулоновскую эффективность . [ 90 ]
Точные механизмы роста дендритов остаются предметом исследований. Исследования роста дендритов металлов в твердых электролитах начались с исследования расплавленного натрия / натрия - β -алюминия / серы при повышенной температуре. В этих системах дендриты иногда растут в результате разгибания микро-трещины из-за присутствия давления, вызванного набережением на границе раздела натрия / твердого электролита. [ 91 ] Тем не менее, рост дендритов также может произойти из -за химической деградации твердого электролита. [ 92 ]
В литий-ионных твердых электролитах, по-видимому, стабильными для металла LI, дендриты распространяются в первую очередь из-за настройки давления на границе раздела электрод / твердый электролит, что приводит к расширению трещины. [ нужно разъяснения ] [ 93 ] Между тем, для твердых электролитов, которые химически нестабильны по отношению к соответствующему металлу, [ необходимо дальнейшее объяснение ] Межфазный рост и возможное растрескивание часто предотвращают формирование дендритов. [ необходимо дальнейшее объяснение ] [ 94 ]
Рост дендритов в твердотельных литий-ионных клетках может быть смягчен путем работы клеток при повышенной температуре, [ 95 ] или с использованием остаточных напряжений для перелома электролитов, [ 93 ] тем самым отклоняя дендриты и задерживая дендрит, вызванные коротким замыканием. Было также показано, что электронный выпрямляющий интерфазы между твердотельным электролитом и анодом литиевого металла эффективен в предотвращении роста дендритов. [ 96 ]
Механический сбой
[ редактировать ]Распространенным механизмом отказа в твердотельных батареях является механический сбой посредством изменений объема [ необходимо дальнейшее объяснение ] в аноде и катоде во время заряда и разряда из-за добавления и удаления Li-IONS из структур хозяина. [ 97 ]
Катод
[ редактировать ]Катоды, как правило, будут состоять из активных катодных частиц, смешанных с частицами SSE, чтобы помочь с ионной проводимостью . Когда аккумулятор заряжается/разряды, частицы катода изменяются в объеме, как правило, по порядку нескольких процентов. [ 98 ] Это изменение объема приводит к формированию межчастичных пустот , которые ухудшают контакт между частицами катода и SSE, что приводит к значительной потерю пропускной способности из -за ограничения при переносе ионов. [ 97 ] [ 99 ] [ 100 ]
Одно предложенное решение этой проблемы - воспользоваться анизотропией изменения объема в катодных частицах. Поскольку многие катодные материалы испытывают изменение объема только по определенным кристаллографическим направлениям , если частицы вторичного катода выращиваются вдоль кристаллографического направления, которое не значительно расширяется с зарядом/разряда, то изменение объема частиц может быть сведено к минимуму. [ 101 ] [ 102 ] Другим предлагаемым решением является смешивание различных катодных материалов, которые имеют противоположные тенденции расширения в правильном соотношении, так что изменение чистого объема катода равно нулю. [ 98 ] Например, LICOO 2 (LCO) и LINI 0,9 мН 0,05 CO 0,05 O 2 (NMC) представляют собой два известных катодных материала для литий-ионных батарей. Было показано, что LCO подвергается расширению объема при разряде, в то время как NMC, как было показано, подвергается сокращению объема при выписании. Таким образом, составной катод LCO и NMC при правильном соотношении может претерпевать минимальное изменение объема при разряде, поскольку сокращение NMC компенсируется расширением LCO.
Анод
[ редактировать ]В идеале твердотельная батарея будет использовать чистый литий-металлический анод из-за его высокой энергии. Однако литий подвергается значительному увеличению объема во время заряда при 5 мкм на 1 мАч/см. 2 покрытого ли. [ 97 ] Для электролитов с пористой микроструктурой это расширение приводит к увеличению давления, которое может привести к ползучести мета -метала через поры электролита и за исключением клетки. [ 103 ] Литийский металл имеет относительно низкую температуру плавления 453 тыс. И низкая энергия активации для самодиффузии 50 кДж/моль, что указывает на его высокую склонность к значительному ползучести при комнатной температуре. [ 104 ] [ 105 ] Было показано, что при комнатной температуре литий подвергается ползучести, где температура достаточно высока по сравнению с темой плавления, что дислокации в металле могут вылечиться из их плоскости скольжения, чтобы избежать препятствий. Стресс на ползучести под ползучестью, который дается:
Где это газовая постоянная , температура, является одноосной скоростью деформации , это стресс на ползучести , а для лития металла , , . [ 104 ]
Для использования в литиевом металле в качестве анода необходимо использовать большую осторожность, чтобы минимизировать давление клеток до относительно низких значений по порядку его напряжения доходности 0,8 МПа. [ 106 ] Нормальное давление рабочих клеток для анода литиевого металла составляет от 1 до 7 МПа. Некоторые возможные стратегии, направленные на минимизацию стресса на литий -металле, заключаются в использовании клетки с пружинами выбранной константы пружины или контролируемой давлением всей клетки. [ 97 ] Другая стратегия может заключаться в том, чтобы пожертвовать некоторой энергетической способностью и использовать литий -металлический сплав , который обычно имеет более высокую температуру плавления, чем чистый литий -металл, что приводит к более низкой склонности к ползучке. [ 107 ] [ 108 ] [ 109 ] В то время как эти сплавы действительно немного расширяются в случае литирования, часто в большей степени, чем литий -метал, они также обладают улучшенными механическими свойствами, позволяющими им работать при давлении около 50 МПа. [ 110 ] [ 111 ] Это более высокое клеточное давление также имеет дополнительное преимущество, возможно, смягчающее образование пустоты в катоде. [ 97 ]
Преимущества
[ редактировать ]![]() | Эта статья содержит слов ласки : расплывчатые формулировки, которые часто сопровождают предвзятую или не подлежащую проверке информации . ( Июль 2024 г. ) |
Сверит технология сплошной батареи [ кем? ] для обеспечения более высокой плотности энергии (2,5x). [ 112 ]
Твердотельные батареи имеют отличную теоретическую [ сомнительно - обсудить ] плотность энергии.
Литий -ионная батарея: катод: литий -кобальт ⇄ анод: графит → плотность энергии 370 Вт/кг (тип кобальта: теоретическое предельное значение)
Сплошная батарея: катод: оксид/сульфид ⇄ анод: металлический литий → плотность энергии 1440 Вт/кг (тип сульфида: теоретическое предельное значение)
Они могут избежать [ сомнительно - обсудить ] Использование опасных или токсичных материалов, найденных в коммерческих батареях, таких как органические электролиты. [ 113 ]
Поскольку большинство жидких электролитов легко воспламеняются, а твердые электролиты нерагифицируемы, твердотельные батареи считаются [ кем? ] иметь более низкий риск загорания. Необходимо меньше систем безопасности, дальнейшее увеличение плотности энергии на уровне модуля или пакета клеток. [ 2 ] [ 113 ] Недавние исследования показывают, что генерация тепла внутри составляет всего ~ 20-30% обычных аккумуляторов с жидким электролитом в термическом бегле. [ 114 ]
Сверит технология сплошной батареи [ сомнительно - обсудить ] Чтобы обеспечить более быструю зарядку. [ 115 ] [ 116 ] Более высокое напряжение и более длительный срок службы цикла также возможны. [ сомнительно - обсудить ] [ 113 ] [ 83 ]
Тонкие сплошные батареи
[ редактировать ]Фон
[ редактировать ]Самые ранние тонкополосные твердотельные батареи обнаружены Кейичи Канехори в 1986 году, [ 117 ] который основан на электролите LI. Тем не менее, в то время этой технологии было недостаточно для питания более крупных электронных устройств, поэтому она не была полностью разработана. В последние годы было проведено много исследований в этой области. Гарбайо продемонстрировал, что «полиаморфизм» существует, кроме кристаллических состояний для тонкопленочных твердотельных батарей Li-Garnet в 2018 году, [ 118 ] Моран продемонстрировал, что достаточная банка производит керамические пленки с желаемым диапазоном размера 1–20 мкм в 2021 году. [ 119 ]
Структура
[ редактировать ]Анодные материалы: LI пользуется предпочтительными из -за его свойств хранения, сплавы AL, SI и SN также подходят в качестве анодов.
Катодные материалы: требуют легкого веса, хорошей циклической емкости и высокой плотности энергии. Обычно включают LICOO2, LIFEPO4, TIS2, V2O5 и LIMNO2. [ 120 ]
Методы подготовки
[ редактировать ]Некоторые методы перечислены ниже. [ 121 ]
- Физические методы:
- Магнитроновое распыление (MS) является одним из наиболее широко используемых процессов для тонкопленочного производства, который основан на физическом осаждении паров. [ 122 ]
- Осаждение ионного луча (IBD) аналогично первому методу, однако смещение не применяется, а плазма не происходит между мишенью и субстратом в этом процессе. [ Цитация необходима ]
- Импульсное лазерное осаждение (PLD), лазер, используемый в этом методе, имеет импульсы высокой мощности до примерно 10 8 В см −2 . [ Цитация необходима ]
- Вакуумное испарение (VE)-это метод приготовления тонких пленок альфа-си. Во время этого процесса SI испаряется и откладывает на металлический субстрат. [ 123 ]
- Химические методы:
- ElectrodePosition (ED) предназначено для производства пленок SI, что является удобной и экономически жизнеспособной техникой. [ 124 ]
- Химическое осаждение паров (CVD) - это метод осаждения, позволяющий создавать тонкие пленки с высоким качеством и чистотой. [ 125 ]
- Осаждение плазмы светящегося разряда (GDPD) представляет собой смешанный физико -химический процесс. В этом процессе температура синтеза была повышена для снижения дополнительного содержания водорода в пленках. [ 126 ]
Разработка тонкопленочной системы
[ редактировать ]- Литий-кислородные и азотные полимерные тонкопленочные электролиты полностью использовались в твердотельных батареях.
- Были изучены тонкополосные батареи на основе LI-фильма, такие как легированные AG Германия халкогенид, тонкопрофилька, система с твердым состоянием. [ 127 ] Также была изучена тонкопленочная система, легированная барием, которая, по крайней мере, может быть 2 мкм. [ 128 ] Кроме того, Ni также может быть компонентом в тонкой пленке. [ 129 ]
- Существуют также другие методы для изготовления электролитов для тонкопленочных твердотельных батарей, которые представляют собой методику 1. Электростатического распыления, 2. Процесс DSM-Soulfill и 3. Использование нанобелт MOO3 для улучшения производительности тонких на основе лития тонких Пленка твердотельные батареи. [ 130 ]
Преимущества
[ редактировать ]- По сравнению с другими батареями, тонкопленочные батареи имеют как высокую гравиметрическую, так и объемную плотность энергии. Это важные показатели для измерения производительности батареи хранимых энергии. [ нужно разъяснения ] [ 131 ]
- В дополнение к высокой плотности энергии, тонкие сплоченные сплошные батареи имеют длительный срок службы [ нужно разъяснения ] , выдающаяся гибкость [ нужно разъяснения ] и низкий вес. [ нужно разъяснения ] Эти свойства делают тонкопленочные твердотельные батареи, подходящими для использования в различных областях, таких как электромобили, военные объекты и медицинские устройства.
Проблемы
[ редактировать ]- Его производительность и эффективность ограничены природой его геометрии. Ток, взятый из тонкопленочной батареи, в значительной степени зависит от геометрии и интерфейсных контактов электролита/катода и электролитных/анодных интерфейсов [ нужно разъяснения ]
- Низкая толщина электролита и межфазное сопротивление на границе раздела электрода и электролита влияют на выход и интеграцию тонкопленочных систем. [ нужно разъяснения ]
- Во время процесса заряжения зарядки значительное изменение объема делает потерю материала. [ нужно разъяснения ] [ 131 ]
Смотрите также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Вандервелл, Энди (26 сентября 2017 г.). «Что такое твердотельный аккумулятор? Объяснились преимущества» . Wired UK . Получено 7 января 2018 года .
- ^ Jump up to: а беременный Рейш, Марк С. (20 ноября 2017 г.). «Твердовые батареи выходят на рынок». C & EN Global Enterprise . 95 (46): 19–21. doi : 10.1021/cen-09546-bus .
- ^ Jump up to: а беременный в «Керамический . пакета тип
- ^ «Монетные аккумуляторы в форме солидного состояния/биполярные батареи . в целом
- ^ Пинг, Вейвей; Ян, Чунпенг; Бао, Иньхуа; Ван, Ченгвей; Се, Хуа; Хитц, Эмили; Ченг, Цзянь; Ли, Тен; HU, Liangbing (сентябрь 2019 г.). «Кремниевый анод для всех штатов на основе граната: интерфейсы и наномеханика». Материалы для хранения энергии . 21 : 246–252. Bibcode : 2019enesm..21..246p . doi : 10.1016/j.ensm.2019.06.024 . S2CID 198825492 .
- ^ Weppner, Werner (сентябрь 2003 г.). «Инжинирирование твердотельных ионных устройств». Международный журнал ионики . 9 (5–6): 444–464. doi : 10.1007/bf02376599 . S2CID 108702066 .
Твердые ионные устройства, такие как высокопроизводительные батареи ...
- ^ Funke K (август 2013 г.). «Сплошная ионика: от Майкла Фарадея до зеленой энергии-европейское измерение» . Наука и технология передовых материалов . 14 (4): 043502. Bibcode : 2013 Stadm..14d3502f . doi : 10.1088/1468-6996/14/4/043502 . PMC 5090311 . PMID 27877585 .
- ^ Ли, Сехи (2012). «Сплошные химии и конструкции» (PDF) . Arpa-e . Получено 7 января 2018 года .
- ^ Оуэнс, Бун Б.; Munshi, MZA (январь 1987 г.). «История твердых батарей» (PDF) . Защитный технический информационный центр . Центр исследований коррозии, Университет Миннесоты . Bibcode : 1987mum..Rept ..... o . Архивировано (PDF) из оригинала 24 февраля 2020 года . Получено 7 января 2018 года .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и Уиттингем, М. Стэнли (2021-02-01). «Твердовая ионика: ключ к обнаружению и доминированию литийных батарей: некоторые знания из дисульфида β-алюминия и титана» . Миссис Бюллетена . 46 (2): 168–173. Bibcode : 2021mrsbu..46..168w . doi : 10.1557/s43577-021-00034-2 . ISSN 1938-1425 . Ости 1848581 . S2CID 233939199 .
- ^ Yung-Fang Yu Yao; Kummer, JT (1967-09-01). «Ионообменные свойства и ставки ионной диффузии в бета-алюмине» . Журнал неорганической и ядерной химии . 29 (9): 2453–2475. doi : 10.1016/0022-1902 (67) 80301-4 . ISSN 0022-1902 .
- ^ Уиттингем, MS «Бета -глинозем - прорелюдия к революции в электрохимии твердого состояния». Специальные публикации NBS . 13 (364): 139–154.
- ^ «Новые аккумуляторы мощный удар - Usatoday.com» . usatoday30.usatoday.com . Получено 2022-12-08 .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый Джонс, Кевин С.; Рудавский, Николас Г.; Оладеджи, Исаия; Питтс, Роланд; Фокс, Ричард. «Состояние твердотельных батарей» (PDF) . Бюллетень Американского керамического общества . 91 (2).
- ^ Lacoste, Jed D.; Закутаев, Андрие; Фей, Лин (2021-02-25). «Обзор лития фосфора оксинитрид» . Журнал физической химии c . 125 (7): 3651–3667. doi : 10.1021/acs.jpcc.0c10001 . ISSN 1932-7447 . Ости 1772959 . S2CID 234022942 .
- ^ Лян, Сяопинг; Тан, Фейху; Вэй, фэн; Du, Jun (2019-02-23). «Исследование прогресса всей твердой тонкоплентной литиевой батареи» . Серия конференций IOP: Земля и экологическая наука . 218 (1): 012138. BIBCODE : 2019E & ES..218A2138L . doi : 10.1088/1755-1315/218/1/012138 . ISSN 1755-1315 . S2CID 139860728 .
- ^ Kamaya, Noriaki; Homma, Kenji; Yamakawa, Yuichiro; Hirayama, Masaaki; Kanno, Ryoji; Yonemura, Masao; Kamiyama, Takashi; Kato, Yuki; Hama, Shigenori; Kawamoto, Koji; Mitsui, Akio (July 2011). " A Литий-суперонический проводник » . Материалы природы . 10 (9): 682–686. Bibcode : 2011natma..10..682k . DOI : 10.1038/nmat3066 . ISSN 1476-4660 . PMID 218045 56 .
- ^ Греймель, Ганс (27 января 2014 г.). «Toyota готовит твердотельные батареи в течение 20 лет» . Автомобильные новости . Получено 7 января 2018 года .
- ^ Jump up to: а беременный «Сплошная батарея, разработанная в Cu-Boulder, может удвоить ассортимент электромобилей» . Университет Колорадо Боулдер . 18 сентября 2013 года. Архивировано с оригинала 7 ноября 2013 года . Получено 7 января 2018 года .
- ^ Jump up to: а беременный «Изобретатель литий-ионного аккумулятора вводит новые технологии для быстрого зарядки, несранчащихся батарей» . Техасский университет в Остине . 28 февраля 2017 года . Получено 7 января 2018 года .
- ^ Бакленд, Кевин; Сагике, Хидеки (13 декабря 2017 г.). «Toyota углубляет батареи Panasonic батареи в приливке с электроприездом» . Bloomberg Technology . Получено 7 января 2018 года .
- ^ Бейкер, Дэвид Р (3 апреля 2019 г.). «Почему литий-ионная технология готова доминировать в будущем хранения энергии» . www.renewableenergyworld.com . Блумберг . Получено 7 апреля 2019 года .
- ^ «Сплошная мощность, партнер BMW для разработки батарей EV следующего поколения» . Рейтер . 18 декабря 2017 года . Получено 7 января 2018 года .
- ^ Крок, Эндрю (21 декабря 2017 г.). «Honda Haps на твердотельной батареи» . Roadshow от Cnet . Получено 7 января 2018 года .
- ^ Ламберт, Фред (6 апреля 2017 г.). «Hyundai, как сообщается, начал пилотную производство твердотельных батарей следующего поколения для электромобилей» . Электрический Получено 7 января 2018 года .
- ^ «Honda и Nissan, как говорили в разработке твердотельных батарей следующего поколения для электромобилей» . Япония таймс . Kyodo News . 21 декабря 2017 года . Получено 7 января 2018 года .
- ^ Датский, Пол (2018-09-12). «Прямо из Cu (и Louisville): батарея, которая может изменить мир» . Boulder Weekly . Получено 2020-02-12 .
- ^ «Сплошная мощность приносит 20 миллионов долларов на строительство аккумуляторов из всех государств-кварц» . QZ.com . 10 сентября 2018 года . Получено 2018-09-10 .
- ^ «Samsung Venture, Hyundai Investing в производителя батареи» . Bloomberg.com . 10 сентября 2018 года . Получено 2018-09-11 .
- ^ Ламберт, Фред (20 ноября 2018 г.). «Китай начинает производство твердотельной батареи, что повышает плотность энергии» . Электрический
- ^ Уэйленд, Майкл (2020-09-03). «Поставщик аккумуляторного автомобиля Bill Gates Backe Arance, чтобы стать публичным по сделке SPAC» . CNBC . Получено 2021-01-07 .
- ^ Манчестер, Бетт (30 ноября 2020 года). «QuantumScape успешно выходит на публику» . Electrive.com .
- ^ Кукла, Скутер (16 января 2024 г.). «QuantumScape раскрывает сердце своей твердотельной аккумуляторной технологии: ячейка Flexframe» . Electrek.co .
- ^ QuantumScape (16 января 2024 г.), «Введение Flexframe, запатентованный формат клеток QuantumScape (видео)» , YouTube , получен 2024-02-09
- ^ Фукутоми, Шунтаро. «Murata для массового производства всестороннего государственного государства осенью» . Nikkei Asia . Получено 19 июля 2021 года .
- ^ «Murata разрабатывает твердую государственную батарею для носимых приложений» . 29 июля 2021 года.
- ^ «Категория: 18650/20700/21700 Перезаряжаемые батареи» . 29 июля 2021 года.
- ^ Праншу Верма (18 мая 2022 г.). «Внутри гонки за автомобильную батарею, которая заряжается быстро - и не загорется» . The Washington Post .
- ^ «Toyota обрисовывает в общих чертах сплошной батареи» . 8 сентября 2021 года . Получено 12 ноября 2021 года .
- ^ ) ( Хаябуса 2022-02-27 . , Дегучи
- ^ «Тайваньский производитель аккумулятора Prologium Signs Investment соглашение с Mercedes-Benz» . Рейтер. 27 января 2022 года . Получено 1 ноября 2022 года .
- ^ «Швейцарские чистые планы аккумулятора 7,6-ГВт-гигафактор» . Возобновляемые источники энергии сейчас . Получено 2023-04-27 .
- ^ «Svolt Energy разрабатывает твердотельные батареи, которые позволят транспортным средствам достигать диапазона более 1000 км» . 19 июля 2022 года.
- ^ «Квартальный отчет компании онлайн: Библия для инвестиций в акции и исследования . Shikiho.toyokeizai.net . » акций
- ^ Jump up to: а беременный . ( 2023-10-03 Nikkei Crosstech ) ( Xtech )
- ^ «Toyota чернила занимается массой продукцией солидных эвихных батарей с диапазоном 932 миль» . PCMAG . Получено 2023-10-24 .
- ^ Jump up to: а беременный Вайс, CC (2024-06-13). «Сплошная батарея от американского производителя ячеек поражает новую веху» . Новый Атлас . Получено 2024-06-13 .
- ^ «Группа China's Gangqiao установит« Актуальные батареи »в 2026 году, с широким спектром событий, включая венчурные инвестиции и побочные продукты (Toyo Keizai Online)» ) Finance (на японском языке Yahoo! Полем
- ^ Джонсон, Питер (2 января 2024 г.). «Hyundai Patents ev All-State Battery System в США» . Electrek.co . Получено 8 февраля 2024 года .
- ^ Флаэрти, Ник (2024-01-06). «VW проверяет производительность аккумулятора с твердым состоянием литиевого металла» . Eenews Europe . Получено 2024-01-08 .
- ^ Чендлер, Дэвид Л. (12 июля 2017 г.). «Исследование предполагает маршрут к улучшению аккумуляторов литий» . Массачусетский технологический институт .
Исследователи пытались обойти эти проблемы, используя электролит, изготовленный из твердых материалов, таких как керамика.
- ^ Чендлер, Дэвид Л. (2 февраля 2017 г.). «На пути к вселичным литиевыми батареями» . Массачусетский технологический институт .
Исследователи исследуют механику сульфидов лития, которые демонстрируют обещание как твердые электролиты.
- ^ Ван, Ючен; Акин, Мерт; Qiao, Xiaoyao; Ян, Чживей; Чжоу, Сяньян (сентябрь 2021 г.). «Значительно повышенная плотность энергии уплачиваемой аккумуляторной батареи, работающей в средах с высокой влажностью» . Международный журнал исследований энергетики . 45 (11): 16794–16805. Bibcode : 2021ijer ... 4516794W . doi : 10.1002/er.6928 . S2CID 236256757 .
- ^ Акин, Мерт; Ван, Ючен; Qiao, Xiaoyao; Ян, Чживей; Чжоу, Сяньян (сентябрь 2020 г.). «Влияние относительной влажности на кинетику реакции в йодидном йодидном рубидиевом йодидном йодиде». Электрохимика Акта . 355 : 136779. DOI : 10.1016/j.electacta.2020.136779 . S2CID 225553692 .
- ^ , Rusong; Чен Электролиты с металлическим литием » . Joule . 4 (4): 812–821. Bibcode : 2020Joule ... 4..812c . DOI : 10.1016/j.joule.2020.03.012 . S2CID 218672049 .
- ^ Ван, gu, Zingyong; MA ; , MA 10.1038 . S41467-021-24697-2 /
- ^ Li, Liang; LI; Государственные батареи ». Энергетическая и экологическая наука . 12 (9): 2665–2671. DOI : 10.1039/C9EE02311A . S2CID 202881108 .
- ^ Шлем, Роман; Муй, Соксейха; Принц, Нильс; Баник, Ананя; Шао-Хорн, Ян; Зобель, Мирами; Zeier, Wolfgang G. (февраль 2020 г.). «Механохимический синтез: инструмент для настройки расстройства катионного сайта и ионных транспортных свойств Li 3 MCL 6 (M = Y, ER) суперонических проводников» . Усовершенствованные энергетические материалы . 10 (6): 1903719. Bibcode : 202020adenm..1003719S . doi : 10.1002/aenm.201903719 . HDL : 1721.1/128746 . S2CID 213539629 .
- ^ Чжоу, Лейдонг; Квок, Чун Юэн; Шьямсндер, Абхинандан; Чжан, Цянь; Ву, Сяохан; Назар, Линда Ф. (2020). «Новый суперонический дирижер Halospinel для высоковольтных литийных батарей с твердотельным состоянием». Энергетическая и экологическая наука . 13 (7): 2056–2063. doi : 10.1039/d0ee01017k . Ости 1657953 . S2CID 225614485 .
- ^ Jump up to: а беременный в Такада, Казунори (февраль 2013 г.). «Прогресс и перспектива твердых литовских батарей» Acta Materialia 61 (3): 759–7 Bibcode : 2013ACMAT..61..759T Doi : 10.1016/ j.actamat.2012.10.0
- ^ Гонг, Юньхуи; Фу, Кун; Сюй, Шаомао; Дай, Цзяки; Хаманн, Таннер Р.; Чжан, Лей; Хитц, Грегори Т.; Фу, Чжэнь; Ма, Чжаохуй; Макоуэн, Деннис В.; Хан, Сяоганг; Ху, Лянбинг; Wachsman, Eric D. (июль 2018 г.). «Литий-ионная проводящая керамическая текстиль: новая архитектура для гибких твердотельных литиевых металлических батарей» . Материалы сегодня . 21 (6): 594–601. doi : 10.1016/j.mattod.2018.01.001 . Ости 1538573 . S2CID 139149288 .
- ^ Damen, L.; Hassoun, J.; Mastragostino, M.; Scrosati, B. (октябрь 2010 г.). «Твердого, перезаряжаемая полимерная батарея LI/LifePO4 для нанесения электромобилей». Журнал источников питания . 195 (19): 6902–6904. Bibcode : 2010jps ... 195.6902d . doi : 10.1016/j.jpowsour.2010.03.089 .
- ^ Тан, Даррен Хс; Чен, Ю-Тин; Ян, Хеди; Бао, Вуригумула; Срейнараянан, Бхагат; Дукс, Жан-Мари; Ли, Вайканг; Лу, Бингью; Хэм, Со шел; Саяхпур, Бахарак; Шарф, Джонатан; Ву, Эрик А.; Дейшер, Грейсон; Хан, Хея Юн; Ха, Мои Джин; Чон, Хири; Ли, Чон Беом; Чен, Чжэн; Мэн, Ю Ширли (24 сентября 2021 года). «Без углерода с высокой загрузкой кремниевых анодов, включенных с помощью сульфидных твердых электролитов» . Наука . 373 (6562): 1494–1499. Bibcode : 2021sci ... 373.1494T . doi : 10.1126/science.abg7217 . PMID 34554780 . S2CID 232147704 .
- ^ Танибата, Наото; Такимото, Шата; Накано, Коки; Такеда, Хаями; Накаяма, Масанобу; Суми, Хирофуми (2020-08-03). «Метастабильный хлоридный твердый электролит с высокой формируемостью для перезаряжаемых аккумуляторов из литий-литий-лития солидации» . АКС материалы буквы . 2 (8): 880–886. doi : 10.1021/acsmaterialslett.0c00127 . ISSN 2639-4979 . S2CID 225759726 .
- ^ Чжоу, Лейдонг; Зуо, Тонг-Тонг; Квок, Чун Юэн; Ким, Се Янг; Ассуд, Абдельхалил; Чжан, Цянь; Janek, Юрген; Назар, Линда Ф. (январь 2022 г.). «Высокая емкость, длинный цикл срока службы 4 В керамических литий-ионных аккумуляторов, включенных с твердыми электролитами хлорида» . Природа энергия . 7 (1): 83–93. Bibcode : 2022naten ... 7 ... 83Z . doi : 10.1038/s41560-021-00952-0 . ISSN 2058-7546 . Ости 1869086 . S2CID 245654129 .
- ^ Ван, gu, Zingyong; MA , ; MA DOI : 10.1038 . / S41467-021-24697-2
- ^ Jump up to: а беременный в Карлон, Крис (24 октября 2016 г.). «Технология батареи, которая может положить конец пожарам батареи» . Android Authority . Получено 7 января 2018 года .
- ^ "Будут ли солидные батареи привлекать нас всех?" Полем Экономист . 16 октября 2017 года.
- ^ «Батареи для гибридных и плагинных электромобилей» . Альтернативное топливо центра обработки данных . Получено 7 января 2018 года .
- ^ «Хранение энергии» . Национальная лаборатория возобновляемой энергии . Получено 7 января 2018 года .
Многие автопроизводители приняли литий-ионные батареи в качестве предпочтительного варианта хранения энергии EDV, способного обеспечить необходимую энергию и плотность энергии в относительно небольшом, легком пакете.
- ^ «Технология аккумуляторов из всех государств» . Хонда . Август 2022 года . Получено 9 ноября 2022 года .
- ^ «Высококачественная технология батареи, которая значительно повышает производительность электромобилей» . Ниссан . Получено 19 июня 2023 года .
- ^ Юрий Кагеяма (13 июня 2023 года). «Японская Toyota объявляет инициативу для Alllid State Battery в рамках плана электромобилей» . AP News . Получено 17 июня 2023 года .
- ^ «Toyota раскрывает новые технологии, которая изменит будущее автомобилей» (пресс -релиз). Тойота . 13 июня 2023 года . Получено 17 июня 2023 года .
- ^ Генри Браун (4 мая 2021 года). «Мурата скоро начнет массовое производство твердотельных батарей» . тенденция гаджета . Получено 12 ноября 2021 года .
- ^ «Литий-ионные батареи в целом» » . Корпорация Hitachi Zosen . Получено 17 ноября 2021 года .
- ^ Риотаро Сато (4 марта 2021 года). « Сплошная аккумуляторная батарея с самой высокой способностью в мире разработана в Японии» . Nikkei Asia . Получено 22 февраля 2023 года .
- ^ «Jaxa и Hitachi Zosen совместно подтверждают операцию заряда/разрядки литий-ионных аккумуляторов в космосе в космосе, World First» . Японское аэрокосмическое агентство. 5 августа 2022 года . Получено 22 февраля 2023 года .
- ^ "Сплошные батареи прибыли!" Полем 5 ноября 2022 года.
- ^ Все новые электростанции на CES 2023!? - Ecoflow, Bluetti, Backery, Zendure, Yoshino, Ugreen! , 13 января 2023 года , получен 2023-09-23
- ^ «Твердовая технология» . Йошино власть . Получено 2023-09-23 .
- ^ «Портативные электростанции Йошино» . Йошино власть . Получено 2023-09-23 .
- ^ Jump up to: а беременный в Джонс, Кевин С. "Состояние твердотельных батарей" (PDF) . Получено 7 января 2018 года .
- ^ «Новый гибридный электролит для твердотельных литиевых батарей» . 21 декабря 2015 года . Получено 7 января 2018 года .
- ^ « Успешно разработанный совместно с« мягкими »аккумуляторами, увеличивая емкость, используя новые материалы, способствуя раннему практическому применению батареи следующего поколения» при разработке «гибкого твердого» аккумулятора: большая емкость с новым материалом] [ достигнуто Японский ) .
- ^ Кимура, Такуя; Инаока, Такики; Изава, Рё; Накано, Такуми; Хотехама, Чи; Сакуда, Ацуши; Тацумисаго, Масахиро; Хаяси, Акитоши (20 июня 2023 г.). «Стабилизация высокотемпературного α-Li3ps4 путем быстрого нагревания стекла» . Журнал Американского химического общества . 145 (26): 14466–14474. doi : 10.1021/jacs.3c03827 . PMID 37340711 .
- ^ Лу, Шуайфенг; Ю, Женцзян; Лю, Цинсонг; Ван, Хан; Чен, Мин; Ван, Цзяджун (сентябрь 2020 г.). «Многомасштабная визуализация твердотельных интерфейсов аккумулятора: от атомного масштаба до макроскопического масштаба» . Химический 6 (9): 2199–2218. Bibcode : 2020CHEM .... 6.2199L . doi : 10.1016/j.chempr.2020.06.030 . S2CID 225406505 .
- ^ Ричардс, Уильям Д.; Миара, Линкольн Дж.; Ван, Ян; Ким, Jae Chul; Седер, Гербран (12 января 2016 г.). «Стабильность интерфейса в твердотельных батареях». Химия материалов . 28 (1): 266–273. doi : 10.1021/acs.chemmater.5b04082 . HDL : 1721.1/101875 . S2CID 14077506 .
- ^ Ван, Сюй; Зенг, Вэй; Хонг, Лян; Сюй, Венвен; Ян, Хакай; Ван, фанат; Дуан, Хейгао; Тан, Мин; Цзян, Ханцин (март 2018 г.). «Механизм роста дендрита, управляемый стрессом, и смягчение дендритов путем гальванизации на мягких субстратах». Природа энергия . 3 (3): 227–235. Bibcode : 2018naten ... 3..227W . doi : 10.1038/s41560-018-0104-5 . S2CID 139981784 .
- ^ Ченг, Синь-бинг; Чжан (17 ноября 2015 г.). «Обзор сплошных электролитных интерфаз на литий -металлическом аноде» . Продвинутая наука . 3 (3): 1500213. DOI : 10.1002/ADVS.201500213 . PMC 5063117 . PMID 27774393 .
- ^ Армстронг, Rd; Дикинсон, Т.; Тернер, Дж. (1974). «Разрыв бета-алюминского керамического электролита» . Электрохимика Акта . 19 (5): 187–192. doi : 10.1016/0013-4686 (74) 85065-6 .
- ^ Де Йонге, Латгард С.; Фельдман, Лесли; Beuchele, Andrew (1981-03-01). «Медленная деградация и электронная проводимость в натрия/бета-алюминах» . Журнал материаловедения . 16 (3): 780–786. Bibcode : 1981jmats..16..780j . doi : 10.1007/bf02402796 . ISSN 1573-4803 . Ости 1070020 . S2CID 189834121 .
- ^ Jump up to: а беременный Д. Финчер, Коул; Athanasiou, Christos E.; Гилгенбах, Колин; Ван, Майкл; Шелдон, Брайан В.; Картер, В. Крейг; Чианг, еще минг (ноябрь 2022 г.). «Контроль распространения дендритов в твердотельных батареях с инженерным напряжением» . Джоул . 6 (11): 2542–4351. Bibcode : 2022Joule ... 6.2794f . doi : 10.1016/j.joule.2022.10.011 . S2CID 253694787 .
- ^ Типпенс, Джаред; Миерс, Джон С.; Афшар, Арман; Льюис, Джон А.; Кортес, Франциско Хавьер Кинтеро; Цяо, Хайпенг; Marchese, Thomas S.; Ди Лео, Клаудио В.; Салдана, Кристофер; Макдауэлл, Мэтью Т. (2019-06-14). «Визуализация химиомеханического разложения твердотельного аккумуляторного электролита» . Энергетические буквы ACS . 4 (6): 1475–1483. doi : 10.1021/acsenergylett.9b00816 . ISSN 2380-8195 . S2CID 1955882019 .
- ^ Ван, Майкл; Wolfenstine, Jeffrey B.; Сакамото, Джефф (2019-02-10). «Температурный баланс потока интерфейса LI/LI7LA3ZR2O12» . Электрохимика Акта . 296 : 842–847. doi : 10.1016/j.electacta.2018.11.034 . ISSN 0013-4686 . S2CID 106296290 .
- ^ «Новый« умный слой »может повысить долговечность и эффективность твердотельных батарей» . Университет Суррея . Получено 16 апреля 2023 года .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и Дейшер, Грейсон; Ридли, Филипп; Хэм, Со шел; Дукс, Жан-Мари; Чен, Ю-Тин; Ву, Эрик А.; Тан, Даррен Хс; Крон, Эшли; Джанг, джихён; Мэн, Ин Ширли (2022-05-01). «Транспортные и механические аспекты литий-литийных батарей со всех государств» . Материалы сегодня физика . 24 : 100679. Bibcode : 2022mtphy..2400679d . doi : 10.1016/j.mtphys.2022.100679 . ISSN 2542-5293 . S2CID 247971631 .
- ^ Jump up to: а беременный Кервер, Раймунд; Чжан, Венбо; де Биаси, Леа; Швейдлер, Саймон; Kondrakov, Aleksandr O.; Коллинг, Стефан; Brezesinski, Torsten; Хартманн, Паскаль; Zeier, Wolfgang G.; Janek, Jürgen (2018). «Химиомеханическое расширение материалов литиевых электродов-на маршруте к механически оптимизированным аккумуляторам из всех состояний» . Энергетическая и экологическая наука . 11 (8): 2142–2158. doi : 10.1039/c8ee00907d . ISSN 1754-5692 .
- ^ Кервер, Раймунд; Айгун, Изабель; Лейхтвей, Томас; Дитрих, христианин; Чжан, Венбо; Биндер, январь О.; Хартманн, Паскаль; Zeier, Wolfgang G.; Janek, Jürgen (2017-07-11). «Производительность исчезает в твердотельных батареях: инфекционное образование и химиомеханические процессы в богатых никелевыми слоистыми оксидными катодами и литий-тиофосфатами твердых электролитов» . Химия материалов . 29 (13): 5574–5582. doi : 10.1021/acs.chemmater.7b00931 . ISSN 0897-4756 .
- ^ Ши, Тан; Чжан, Я-Циан; TU, QINSONG; Ван, Юхао; Скотт, MC; Седер, Гербран (2020). «Характеристика механического деградации в катоде с батареей в целом государства» . Журнал материалов Химия а . 8 (34): 17399–17404. doi : 10.1039/d0ta06985j . ISSN 2050-7488 . S2CID 225222096 .
- ^ Чжоу, Юн-Иннг; MA, Jun; Ху, Энюань; Ю, Xiqian; Гу, Лин; Нам, Кёнг-Ван; Чен, Liquan; Ван, Чжаоксиан; Ян, Ся-Цин (2014-11-18). «Настройка заряда-разрядка, индуцированная единичной ячейкой, дыхание в структурированных слое-катодных материалах для литий-ионных батарей» . Природная связь . 5 (1): 5381. Bibcode : 2014natco ... 5.5381z . doi : 10.1038/ncomms6381 . ISSN 2041-1723 . PMID 25451540 .
- ^ Ким, Ун-Хьяк; Рю, Хун-хи; Ким, Чже-Хён; Мюке, Роберт; Кагазчи, Паям; Yoon, Chong S.; Солнце, Ян-Кук (апрель 2019 г.). «Контролируемый микроструктурой катодный материал, богатый NI с помощью микромасштабного композиционного разделения для электромобилей следующего поколения» . Усовершенствованные энергетические материалы . 9 (15): 1803902. Bibcode : 2019adenm ... 903902K . doi : 10.1002/aenm.201803902 . ISSN 1614-6832 . S2CID 104475168 .
- ^ Дукс, Жан-Мари; Нгуен, Хан; Тан, Даррен Хс; Банерджи, Абхик; Ван, Сюэфенг; Ву, Эрик А.; Джо, Чихо; Ян, Хеди; Мэн, Йин Ширли (январь 2020 г.). «Соображения давления в стеке для комнатной температурной батареи литий-литий-литий» . Усовершенствованные энергетические материалы . 10 (1): 1903253. Arxiv : 1910.02118 . Бибкод : 202020adenm..1003253d . doi : 10.1002/aenm.201903253 . ISSN 1614-6832 . S2CID 203838056 .
- ^ Jump up to: а беременный Lepage, William S.; Чен, Юксин; Казик, Эрик; Чен, Куан-Ханг; Санчес, Адриан Дж.; Поли, Андреа; Арруда, Эллен М.; Ты безсен, доктор медицинских наук; Дасгупта, Нил П. (2019). «Механика лития: роли скорости деформации и температуры и последствий для литий -металлических батарей» . Журнал электрохимического общества . 166 (2): A89 - A97. Bibcode : 2019jels..166a..89l . doi : 10.1149/2.0221902Jes . ISSN 0013-4651 . S2CID 104319914 .
- ^ Мессер, Р.; Ноак, Ф. (1975-02-01). «Ядерная магнитная релаксация путем самодиффузии в твердом литиевом литие: зависимость от T1-частота» . Прикладная физика . 6 (1): 79–88. Bibcode : 1975Apphy ... 6 ... 79M . doi : 10.1007/bf00883553 . ISSN 1432-0630 . S2CID 94108174 .
- ^ Масиас, Альваро; Фелтен, Нандо; Гарсия-Мендес, Регина; Вольфенстайн, Джефф; Сакамото, Джефф (февраль 2019 г.). «Эластичные, пластиковые и ползучие механические свойства литий -металла» . Журнал материаловедения . 54 (3): 2585–2600. Bibcode : 2019jmats..54.2585m . doi : 10.1007/s10853-018-2971-3 . ISSN 0022-2461 . S2CID 139507295 .
- ^ Окамото, Х. (февраль 2009 г.). «Ли-си (литий-силикон)» . Журнал фазового равновесия и диффузии . 30 (1): 118–119. Bibcode : 2009jped ... 30..118o . doi : 10.1007/s11669-008-9431-8 . ISSN 1547-7037 . S2CID 96833267 .
- ^ Predel, B. (1997), Madelung, O. (ed.), «Li-SB (литий-антимония)» , Li-Mg-ND-Zr , Landolt-Börnstein-Группа IV Physical Chemistry, vol. H, Berlin/Heidelberg: Springer-Verlag, стр. 1–2, doi : 10.1007/10522884_1924 , ISBN 978-3-540-61433-3 Получено 2022-05-19
- ^ Шерби, Олег Д.; Берк, Питер М. (январь 1968 г.). «Механическое поведение кристаллических твердых веществ при повышенной температуре» . Прогресс в области материаловедения . 13 : 323–390. doi : 10.1016/0079-6425 (68) 90024-8 .
- ^ Тан, Даррен Хс; Чен, Ю-Тин; Ян, Хеди; Бао, Вуригумула; Срейнараянан, Бхагат; Дукс, Жан-Мари; Ли, Вайканг; Лу, Бингью; Хэм, Со шел; Саяхпур, Бахарак; Шарф, Джонатан (2021-09-24). «Без углерода с высокой загрузкой кремниевых анодов, включенных с помощью сульфидных твердых электролитов» . Наука . 373 (6562): 1494–1499. Bibcode : 2021sci ... 373.1494T . doi : 10.1126/science.abg7217 . ISSN 0036-8075 . PMID 34554780 . S2CID 232147704 .
- ^ LUO, закрытие; Ван, Жени; Ли, Сюэлей; Лю, Синью; Ван, Хайдонг; Ма, Вейганг; Чжан, Лианки; Чжу, Линьон; Чжан, Син (декабрь 2021 г.). «Рост литий-индийных дендритов в батареях на основе лития с сульфидными электролитами» . Природная связь . 12 (1): 6968. Bibcode : 2021Natco..12.6968L . doi : 10.1038/s41467-021-27311-7 . ISSN 2041-1723 . PMC 8630065 . PMID 34845223 .
- ^ Дадни, Нэнси Дж ; Запад, Уильям С; Нанда, Jagjit, eds. (2015). Справочник по твердым государственным батареям . Материалы и энергия. Тол. 6 (2 -е изд.). World Scientific Publishing Co. Pte. doi : 10.1142/9487 . HDL : 10023/9281 . ISBN 978-981-4651-89-9 .
- ^ Jump up to: а беременный в Буллис, Кевин (19 апреля 2011 г.). «Твердовые батареи-высокоэнергетические ячейки для более дешевых электромобилей» . MIT Technology Review . Получено 7 января 2018 года .
- ^ Иноуэ, Такао; Мукай, Казухико (18 января 2017 г.). «Действительно ли безопасные литий-ионные аккумуляторы, полностью изысканные? ACS Applied Materials & Interfaces . 9 (2): 1507–1515. doi : 10.1021/acsami.6b13224 . PMID 28001045 .
- ^ Эйзенштейн, Пол А. (1 января 2018 года). «От мобильных телефонов до автомобилей эти батареи могли навсегда разрезать шнур» . NBC News . Получено 7 января 2018 года .
- ^ Лимер, Эрик (25 июля 2017 г.). «Toyota работает на электромобилях, которые взимаются за несколько минут на 2022 год» . Популярная механика . Получено 7 января 2018 года .
- ^ Kanehori, K; Ито, y; Кирино, Ф; Miyauchi, K; Кудо, Т (январь 1986). «Титановые дисульфидные пленки, изготовленные с помощью плазменного CVD». Твердое государство ионика . 18–19: 818–822. doi : 10.1016/0167-2738 (86) 90269-9 .
- ^ Гарбайо, Иньиго; Струзик, Михал; Боуман, Уильям Дж.; Pfenninger, Reto; Стилп, Эвелин; Рупп, Дженнифер Л.М. (апрель 2018 г.). «Полиаморфизм стеклянного типа в тонкоплентной сплошной аккумуляторе с твердым состоянием Li-Garnet» . Усовершенствованные энергетические материалы . 8 (12): 1702265. Bibcode : 2018adenm ... 802265G . doi : 10.1002/aenm.201702265 . HDL : 1721.1/140483 . S2CID 103286218 .
- ^ Балайш, Моран; Гонсалес-Росильо, Хуан Карлос; Ким, Кун Джунг; Чжу, Юнтон; Худ, Захари Д.; Рупп, Дженнифер Л.М. (март 2021 г.). «Обработка тонких, но надежные электролиты для твердотельных батарей». Природа энергия . 6 (3): 227–239. Bibcode : 2021naten ... 6..227b . doi : 10.1038/s41560-020-00759-5 . S2CID 231886762 .
- ^ Ким, Джу Гон; Сын, Бюнграк; Мукерджи, Сантану; Шупперт, Николас; Бейтс, Алекс; Квон, Осунг; Чой, Мун Чон; Чунг, Хён Йол; Парк, Сэм (май 2015). «Обзор лития и нелилитийных твердотельных батарей». Журнал источников питания . 282 : 299–322. Bibcode : 2015JPS ... 282..299K . doi : 10.1016/j.jpowsour.2015.02.054 .
- ^ Муканова, Алия; Jetybayeva, Albina; Мен, Сын-Тэк; Ким, Сун Су; Бакенов, Чхумабай (сентябрь 2018 г.). «Мини-обзор развития тонкопленочных анодов на основе Si для литий-ионных батарей» . Материалы сегодня энергия . 9 : 49–66. Bibcode : 2018mtene ... 9 ... 49M . doi : 10.1016/j.mtener.2018.05.004 . S2CID 103894996 .
- ^ Swann, S (март 1988 г.). «Магнетрон разбрызгивает». Физика в технологии . 19 (2): 67–75. Bibcode : 1988phtec..19 ... 67 с . doi : 10.1088/0305-4624/19/2/304 .
- ^ Шигеки; , Охара ..
- ^ Доган, Фуля; Санджива, Лиурукара Д.; HWU, Shiou-Jyh; Vaughey, JT (май 2016 г.). «Электродепозированные медные пены в качестве субстратов для тонких пленок кремниевых электродов» . Твердое государство ионика . 288 : 204–206. doi : 10.1016/j.ssi.2016.02.001 .
- ^ Муканова, А.; Tussupbayev, R.; Сабитов, А.; Бондоедо, я.; Nemkaeva, R.; Aldamzharv, B.; Бакенов, Ж.Х. (1 января 2017 г.). «Рост графена сердечно -сосудистых заболеваний на поверхности жидкого галлия» Материалы сегодня: Труды 4 (3, часть а): 4548–4 Doi : 10.1016/ j.matpr.2017.04.0
- ^ Cololva, TL; Песков, Ю. V.; Skidin, Am; Техов, EI; Kon 'Kov, OI (1 июля 2006 г.). Электрохимическая силиппидентность-это исследование. Русский . 42 (7): 708–714. doi 10.1134/S1023193506070032: S2CID 93669567 .
- ^ Козицки, Миннесота; Миткова, М.; Aberouette, JP (1 июля 2003 г.). «Наноструктура твердых электролитов и поверхностных электродепозитов». Физика E: низкоразмерные системы и наноструктуры . 19 (1): 161–166. Bibcode : 2003 Phye ... 19..161k . doi : 10.1016/s1386-9477 (03) 00313-8 .
- ^ «Распыливающее осаждение протона BCSY Proton, проводящих электролиты» (PDF) .
- ^ Xia, H.; Meng, YS; Лай, Мо; Лу Л. (2010). «Структурные и электрохимические свойства Lini [Sub 0,5] Mn [Sub 0,5] O [Sub 2] тонкопленочных электродов, приготовленных пульсным лазерным осаждением». Журнал электрохимического общества . 157 (3): A348. doi : 10.1149/1,3294719 .
- ^ Mai, LQ; Центр.; Чен, W.; Qi, yy; Лао, CS; Ян, РС; Dai, Y.; Wang, ZL (2007). «Литированные нанобельты MOO3 с значительно улучшенной производительностью для литийных батарей». Продвинутые материалы . 19 (21): 3712–3716. Bibcode : 2007adm .... 19.3712m . doi : 10.1002/adma.200700883 . S2CID 33290912 .
- ^ Jump up to: а беременный Патил, Арун; Патил, Вайшали; Вук Шин, Донг; Чой, Джи-Вон; Пайк, Донг-су; Юн, Seok-Jin (4 августа 2008 г.). «Проблема и проблемы, с которыми сталкиваются аккумуляторные литиевые батареи с актуальной пленкой». Бюллетень исследований материалов . 43 (8): 1913–1942. doi : 10.1016/j.materresbull.2007.08.031 .