Jump to content

Сплошная батарея

(Перенаправлено из сплошной батареи )

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 ]

Сплошная батарея
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 ]

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 ]

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 ]

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 ]

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 ]

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 ]
Литий -металлический дендрит из анодного пирсинга через сепаратор и растущий к катоду.

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 ]

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.

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 ]

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 ]

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:
    1. Магнитроновое распыление (MS) является одним из наиболее широко используемых процессов для тонкопленочного производства, который основан на физическом осаждении паров. [ 122 ]
    2. Осаждение ионного луча (IBD) аналогично первому методу, однако смещение не применяется, а плазма не происходит между мишенью и субстратом в этом процессе. [ Цитация необходима ]
    3. Импульсное лазерное осаждение (PLD), лазер, используемый в этом методе, имеет импульсы высокой мощности до примерно 10 8 В см −2 . [ Цитация необходима ]
    4. Вакуумное испарение (VE)-это метод приготовления тонких пленок альфа-си. Во время этого процесса SI испаряется и откладывает на металлический субстрат. [ 123 ]
  • Химические методы:
    1. ElectrodePosition (ED) предназначено для производства пленок SI, что является удобной и экономически жизнеспособной техникой. [ 124 ]
    2. Химическое осаждение паров (CVD) - это метод осаждения, позволяющий создавать тонкие пленки с высоким качеством и чистотой. [ 125 ]
    3. 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 ]
  1. ^ Вандервелл, Энди (26 сентября 2017 г.). «Что такое твердотельный аккумулятор? Объяснились преимущества» . Wired UK . Получено 7 января 2018 года .
  2. ^ 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 .
  3. ^ Jump up to: а беременный в «Керамический . пакета тип
  4. ^ «Монетные аккумуляторы в форме солидного состояния/биполярные батареи . в целом
  5. ^ 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 .
  6. ^ 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 ...
  7. ^ 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 .
  8. ^ Ли, Сехи (2012). «Сплошные химии и конструкции» (PDF) . Arpa-e . Получено 7 января 2018 года .
  9. ^ 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 .
  10. ^ 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 .
  11. ^ 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 .
  12. ^ Уиттингем, MS «Бета -глинозем - прорелюдия к революции в электрохимии твердого состояния». Специальные публикации NBS . 13 (364): 139–154.
  13. ^ «Новые аккумуляторы мощный удар - Usatoday.com» . usatoday30.usatoday.com . Получено 2022-12-08 .
  14. ^ 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).
  15. ^ 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 .
  16. ^ 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 .
  17. ^ 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 .
  18. ^ Греймель, Ганс (27 января 2014 г.). «Toyota готовит твердотельные батареи в течение 20 лет» . Автомобильные новости . Получено 7 января 2018 года .
  19. ^ 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 .
  20. ^ 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 .
  21. ^ Бакленд, Кевин; Сагике, Хидеки (13 декабря 2017 г.). «Toyota углубляет батареи Panasonic батареи в приливке с электроприездом» . Bloomberg Technology . Получено 7 января 2018 года .
  22. ^ 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 .
  23. ^ «Сплошная мощность, партнер BMW для разработки батарей EV следующего поколения» . Рейтер . 18 декабря 2017 года . Получено 7 января 2018 года .
  24. ^ Крок, Эндрю (21 декабря 2017 г.). «Honda Haps на твердотельной батареи» . Roadshow от Cnet . Получено 7 января 2018 года .
  25. ^ Ламберт, Фред (6 апреля 2017 г.). «Hyundai, как сообщается, начал пилотную производство твердотельных батарей следующего поколения для электромобилей» . Электрический ​Получено 7 января 2018 года .
  26. ^ «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 .
  27. ^ Датский, Пол (2018-09-12). «Прямо из Cu (и Louisville): батарея, которая может изменить мир» . Boulder Weekly . Получено 2020-02-12 .
  28. ^ «Сплошная мощность приносит 20 миллионов долларов на строительство аккумуляторов из всех государств-кварц» . QZ.com . 10 сентября 2018 года . Получено 2018-09-10 .
  29. ^ «Samsung Venture, Hyundai Investing в производителя батареи» . Bloomberg.com . 10 сентября 2018 года . Получено 2018-09-11 .
  30. ^ Ламберт, Фред (20 ноября 2018 г.). «Китай начинает производство твердотельной батареи, что повышает плотность энергии» . Электрический
  31. ^ Уэйленд, Майкл (2020-09-03). «Поставщик аккумуляторного автомобиля Bill Gates Backe Arance, чтобы стать публичным по сделке SPAC» . CNBC . Получено 2021-01-07 .
  32. ^ Манчестер, Бетт (30 ноября 2020 года). «QuantumScape успешно выходит на публику» . Electrive.com .
  33. ^ Кукла, Скутер (16 января 2024 г.). «QuantumScape раскрывает сердце своей твердотельной аккумуляторной технологии: ячейка Flexframe» . Electrek.co .
  34. ^ QuantumScape (16 января 2024 г.), «Введение Flexframe, запатентованный формат клеток QuantumScape (видео)» , YouTube , получен 2024-02-09
  35. ^ Фукутоми, Шунтаро. «Murata для массового производства всестороннего государственного государства осенью» . Nikkei Asia . Получено 19 июля 2021 года .
  36. ^ «Murata разрабатывает твердую государственную батарею для носимых приложений» . 29 июля 2021 года.
  37. ^ «Категория: 18650/20700/21700 Перезаряжаемые батареи» . 29 июля 2021 года.
  38. ^ Праншу Верма (18 мая 2022 г.). «Внутри гонки за автомобильную батарею, которая заряжается быстро - и не загорется» . The Washington Post .
  39. ^ «Toyota обрисовывает в общих чертах сплошной батареи» . 8 сентября 2021 года . Получено 12 ноября 2021 года .
  40. ^ ) ( Хаябуса 2022-02-27 . , Дегучи
  41. ^ «Тайваньский производитель аккумулятора Prologium Signs Investment соглашение с Mercedes-Benz» . Рейтер. 27 января 2022 года . Получено 1 ноября 2022 года .
  42. ^ «Швейцарские чистые планы аккумулятора 7,6-ГВт-гигафактор» . Возобновляемые источники энергии сейчас . Получено 2023-04-27 .
  43. ^ «Svolt Energy разрабатывает твердотельные батареи, которые позволят транспортным средствам достигать диапазона более 1000 км» . 19 июля 2022 года.
  44. ^ «Квартальный отчет компании онлайн: Библия для инвестиций в акции и исследования . Shikiho.toyokeizai.net . » акций
  45. ^ Jump up to: а беременный . ( 2023-10-03 Nikkei Crosstech ) ( Xtech )
  46. ^ «Toyota чернила занимается массой продукцией солидных эвихных батарей с диапазоном 932 миль» . PCMAG . Получено 2023-10-24 .
  47. ^ 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 .
  48. ^ «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
  49. ^ Джонсон, Питер (2 января 2024 г.). «Hyundai Patents ev All-State Battery System в США» . Electrek.co . Получено 8 февраля 2024 года .
  50. ^ Флаэрти, Ник (2024-01-06). «VW проверяет производительность аккумулятора с твердым состоянием литиевого металла» . Eenews Europe . Получено 2024-01-08 .
  51. ^ 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.
  52. ^ 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.
  53. ^ 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 .
  54. ^ 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 .
  55. ^ , 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 .
  56. ^ Ван, gu, Zingyong; MA ; , MA 10.1038 . S41467-021-24697-2   /  
  57. ^ Li, Liang; LI; Государственные батареи ». Энергетическая и экологическая наука . 12 (9): 2665–2671. DOI : 10.1039/C9EE02311A . S2CID   202881108 .
  58. ^ 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 .
  59. ^ 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 .
  60. ^ 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
  61. ^ 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 .
  62. ^ 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 .
  63. ^ 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 .
  64. ^ 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 .
  65. ^ 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 .
  66. ^ Ван, gu, Zingyong; MA , ; MA DOI : 10.1038 . /   S41467-021-24697-2   
  67. ^ 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 .
  68. ^ "Будут ли солидные батареи привлекать нас всех?" Полем Экономист . 16 октября 2017 года.
  69. ^ «Батареи для гибридных и плагинных электромобилей» . Альтернативное топливо центра обработки данных . Получено 7 января 2018 года .
  70. ^ «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.
  71. ^ «Технология аккумуляторов из всех государств» . Хонда . Август 2022 года . Получено 9 ноября 2022 года .
  72. ^ «Высококачественная технология батареи, которая значительно повышает производительность электромобилей» . Ниссан . Получено 19 июня 2023 года .
  73. ^ 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 .
  74. ^ «Toyota раскрывает новые технологии, которая изменит будущее автомобилей» (пресс -релиз). Тойота . 13 июня 2023 года . Получено 17 июня 2023 года .
  75. ^ Генри Браун (4 мая 2021 года). «Мурата скоро начнет массовое производство твердотельных батарей» . тенденция гаджета . Получено 12 ноября 2021 года .
  76. ^ «Литий-ионные батареи в целом» » . Корпорация Hitachi Zosen . Получено 17 ноября 2021 года .
  77. ^ 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 .
  78. ^ «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 .
  79. ^ "Сплошные батареи прибыли!" Полем 5 ноября 2022 года.
  80. ^ Все новые электростанции на CES 2023!? - Ecoflow, Bluetti, Backery, Zendure, Yoshino, Ugreen! , 13 января 2023 года , получен 2023-09-23
  81. ^ «Твердовая технология» . Йошино власть . Получено 2023-09-23 .
  82. ^ «Портативные электростанции Йошино» . Йошино власть . Получено 2023-09-23 .
  83. ^ Jump up to: а беременный в Джонс, Кевин С. "Состояние твердотельных батарей" (PDF) . Получено 7 января 2018 года .
  84. ^ «Новый гибридный электролит для твердотельных литиевых батарей» . 21 декабря 2015 года . Получено 7 января 2018 года .
  85. ^ « 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 ) .
  86. ^ 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 .
  87. ^ 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 .
  88. ^ 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 .
  89. ^ 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 .
  90. ^ 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 .
  91. ^ 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 .
  92. ^ 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 .
  93. ^ 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 .
  94. ^ 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 .
  95. ^ 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 .
  96. ^ «Новый« умный слой »может повысить долговечность и эффективность твердотельных батарей» . Университет Суррея . Получено 16 апреля 2023 года .
  97. ^ 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 .
  98. ^ 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 .
  99. ^ 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 .
  100. ^ 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 .
  101. ^ 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 .
  102. ^ 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 .
  103. ^ 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 .
  104. ^ 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 .
  105. ^ 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 .
  106. ^ 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 .
  107. ^ 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 .
  108. ^ 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
  109. ^ 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 .
  110. ^ 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 .
  111. ^ 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 .
  112. ^ 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 .
  113. ^ 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 .
  114. ^ 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 .
  115. ^ 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 .
  116. ^ 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 .
  117. ^ 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 .
  118. ^ 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 .
  119. ^ 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 .
  120. ^ 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 .
  121. ^ 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 .
  122. ^ 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 .
  123. ^ Шигеки; , Охара ..
  124. ^ 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 .
  125. ^ 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
  126. ^ 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 .
  127. ^ 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 .
  128. ^ «Распыливающее осаждение протона BCSY Proton, проводящих электролиты» (PDF) .
  129. ^ 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 .
  130. ^ 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 .
  131. ^ 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 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: b80ae863e60e09823e77b1fecb489e8b__1725928020
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/b8/8b/b80ae863e60e09823e77b1fecb489e8b.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Solid-state battery - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)