تطوير التطبيقات لجميع الصلبة الدولة رقيقة بطاريات الليثيوم

وقد تم تطوير مصادر الطاقة الكيميائية تتحرك في اتجاه الطاقة عالية محددة، حياة طويلة والسلامة العالية. أصبحت بطاريات الليثيوم الرقيقة ذات الحالة الصلبة جميعًا النوع الأكثر شعبية من بطاريات الليثيوم. غير العضوية جميع الصلبة الصلبة-- طبقة رقيقة-- بطاريات الليثيوم استخدام رقيقة الأغشية الموجبة والسلبية والكهرباء الصلبة رقيقة الأغشية. يجعل مورفولوجيا الغشاء الرقيق من المنحل بالكهرباء الصلبة من الممكن استبدال المنحل بالكهرباء السائلة بالكهرباء الصلبة مع الموصلية الأيونية المنخفضة. يجعل مورفولوجيا الفيلم الرقيق من الأقطاب الكهربائية الإيجابية والسلبية من الممكن تطبيق العديد من المواد الإيجابية والسلبية مع تغييرات كبيرة في حجم المسؤول والتفريغ ، مثل الليثيوم المعدني والسيليكون الرقيقة الانتظار. في الوقت نفسه ، بسبب مورفولوجيا رقيقة من طبقة رقيقة من بطاريات الليثيوم ، فمن السهل معالجة في ميكرون الحجم البطاريات ، وحتى مزيد من البحوث في البطاريات نانو الحجم. ولذلك، فإن بطاريات الليثيوم الرقيقة لم تصبح فقط نقطة البحث الساخنة لمصادر الطاقة الكيميائية من الجيل القادم، ولكن أيضا البحوث الحتمية على البطاريات الصغيرة. اتجاه التنمية.

تنقسم الاتجاهات البحثية الحالية لبطاريات الليثيوم الرقيقة غير العضوية في جميع الأغشية الصلبة إلى: (1) البحث وتطوير هياكل بطارية جديدة ، تحسين سعة البطارية لكل وحدة من مساحة وطاقة التفريغ، وحل مشكلة انخفاض سعة منطقة الوحدة وقوة بطاريات الليثيوم الرقيقة: (2) البحث عن أنواع جديدة من الشوارد الصلبة ذات الموصلية الأيونية العالية لحل مشكلة التوصيلية المنخفضة ليثيوم أيون في الشوارد الصلبة غير العضوية : (3) البحث عن أنواع جديدة من الأقطاب الموجبة والسلبية، بحيث تكون الأقطاب الكهربائية الإيجابية والسلبية بعد تشكيل الفيلم أفضل

1. البحث في بنية بطاريات الليثيوم رقيقة

تعتمد بطارية الليثيوم الرقيقة هيكلًا مغلفًا كلاسيكيًا ، وهو بسيط في الهيكل وسهل المعالجة. ومع ذلك، من أجل زيادة تحسين أداء البطارية، والبحوث على هيكل بطارية الليثيوم رقيقة الفيلم يتزايد تدريجيا، وخاصة هيكل 3D رقيقة بطارية الليثيوم أصبح نقطة ساخنة البحوث نظرا لتوقعات أدائها جيدة. في هيكل 3D من بطارية الليثيوم رقيقة الفيلم، وهو مشابه لهيكل مسامية للبطارية 3D. تتم معالجة هذا النوع من البطارية مع العديد من الجراثيم مرتبة بانتظام على الركيزة السيليكون، ويتم إيداع حاجز لي طبقة TiN في الجراثيم الصغيرة، ومن ثم يتم استخدام السيليكون كما القطب السالب. LiPON هو إلكتروليت، LiCoO2 هو القطب الموجب لجعل البطارية.

2. البحوث على الكهارل الصلبة غير العضوية

البطاريات التي تستخدم الشوارد الصلبة غير العضوية لها العديد من المزايا على بطاريات الكهارل، مثل الاستقرار الكهروكيميائي، والاستقرار الحراري، ومقاومة الصدمات، ومقاومة التأثير، وعدم وجود تسرب ومشاكل التلوث، والتصغير السهل وتشكيل رقيقة. وينبغي أن يكون للالكتروليت الصلب غير العضوي الجيد الخصائص التالية: (1) التوصيلية العالية أيون الليثيوم والموصلية الإلكترونية التي تكاد لا تذكر داخل الحالة النشطة للليثيوم ونطاق درجة الحرارة المحيطة؛ (2) التوصيلية العالية ليثيوم أيونية التوصيلية الإلكترونية التي تكاد تكون ضئيلة داخل الحالة النشطة للليثيوم ودرجة الحرارة المحيطة؛ (2) (2) يجب أن تكون مستقرة تحت التفاعلات الكهروكيميائية، وخاصة الواجهة في اتصال مع القطب السالب من الليثيوم أو سبيكة الليثيوم؛ (3) من أجل استخدامها، يجب أن يكون المنحل بالكهرباء الصلبة صديقة للبيئة، غير سامة، منخفضة التكلفة وسهلة التحضير، وأنه من الأفضل أن معامل التمدد الحراري يمكن أن تكون متسقة مع الأقطاب الكهربائية على كلا الجانبين، على الأقل ليست مختلفة جدا.

(1) بلورية غير عضوية بالكهرباء

في الوقت الحاضر، أظهرت الشوارد غير العضوية البلورية الموصلية الأيونية عالية في العديد من التقارير، ويمكن تقسيمها إلى الشوارد الصلبة من نوع NASICON، نوع LISICON، نوع Thio-LISICON، نوع perovskite وغيرها من الهياكل. هيكل المنحل بالكهرباء الصلبة أنسيكون عموما M[A2B3O12]. على الرغم من أن الإلكتروليت الأنفي لديه الموصلية الأيونية عالية، يتم تقليل المنتج T بسهولة بواسطة الليثيوم المعدني، مما يؤدي إلى اتصال غير مستقر مع الليثيوم المعدني.

LISICON أيضا الموصلية الأيونية عالية. هيكلها نموذجي هو Lisa.Zn1.GeO1sThio-LISl-CON نوع المنحل بالكهرباء لتحسين الموصلية الأيونية من المنحل بالكهرباء. في LISICON نوع المنحل بالكهرباء، ويستخدم الكبريت بدلا من الأكسجين، مثل Li2GeS3، Li4GeS4، Li2ZnGeS4 وغيرها من المواد الجديدة، ويمكن أن تصل إلى الموصلية أيون 6.5×10-5S/cm.

تنقسم الاتجاهات البحثية الحالية لبطاريات الليثيوم الرقيقة غير العضوية في جميع الأغشية الصلبة إلى: (1) البحث وتطوير هياكل بطارية جديدة ، تحسين سعة البطارية لكل وحدة من مساحة وطاقة التفريغ، وحل مشكلة انخفاض سعة منطقة الوحدة وقوة بطاريات الليثيوم الرقيقة: (2) البحث عن أنواع جديدة من الشوارد الصلبة ذات الموصلية الأيونية العالية لحل مشكلة التوصيلية المنخفضة ليثيوم أيون في الشوارد الصلبة غير العضوية : (3) البحث عن أنواع جديدة من الأقطاب الموجبة والسلبية، بحيث تكون الأقطاب الكهربائية الإيجابية والسلبية بعد تشكيل الفيلم أفضل

1. البحث في بنية بطاريات الليثيوم رقيقة

تعتمد بطارية الليثيوم الرقيقة هيكلًا مغلفًا كلاسيكيًا ، وهو بسيط في الهيكل وسهل المعالجة. ومع ذلك، من أجل زيادة تحسين أداء البطارية، والبحوث على هيكل بطارية الليثيوم رقيقة الفيلم يتزايد تدريجيا، وخاصة هيكل 3D رقيقة بطارية الليثيوم أصبح نقطة ساخنة البحوث نظرا لتوقعات أدائها جيدة. في هيكل 3D من بطارية الليثيوم رقيقة الفيلم، وهو مشابه لهيكل مسامية للبطارية 3D. تتم معالجة هذا النوع من البطارية مع العديد من الجراثيم مرتبة بانتظام على الركيزة السيليكون، ويتم إيداع حاجز لي طبقة TiN في الجراثيم الصغيرة، ومن ثم يتم استخدام السيليكون كما القطب السالب. LiPON هو إلكتروليت، LiCoO2 هو القطب الموجب لجعل البطارية.

2. البحوث على الكهارل الصلبة غير العضوية

البطاريات التي تستخدم الشوارد الصلبة غير العضوية لها العديد من المزايا على بطاريات الكهارل، مثل الاستقرار الكهروكيميائي، والاستقرار الحراري، ومقاومة الصدمات، ومقاومة التأثير، وعدم وجود تسرب ومشاكل التلوث، والتصغير السهل وتشكيل رقيقة. وينبغي أن يكون للالكتروليت الصلب غير العضوي الجيد الخصائص التالية: (1) التوصيلية العالية أيون الليثيوم والموصلية الإلكترونية التي تكاد لا تذكر داخل الحالة النشطة للليثيوم ونطاق درجة الحرارة المحيطة؛ (2) التوصيلية العالية ليثيوم أيونية التوصيلية الإلكترونية التي تكاد تكون ضئيلة داخل الحالة النشطة للليثيوم ودرجة الحرارة المحيطة؛ (2) (2) يجب أن تكون مستقرة تحت التفاعلات الكهروكيميائية، وخاصة الواجهة في اتصال مع القطب السالب من الليثيوم أو سبيكة الليثيوم؛ (3) من أجل استخدامها، يجب أن يكون المنحل بالكهرباء الصلبة صديقة للبيئة، غير سامة، منخفضة التكلفة وسهلة التحضير، وأنه من الأفضل أن معامل التمدد الحراري يمكن أن تكون متسقة مع الأقطاب الكهربائية على كلا الجانبين، على الأقل ليست مختلفة جدا.

(1) بلورية غير عضوية بالكهرباء

في الوقت الحاضر، أظهرت الشوارد غير العضوية البلورية الموصلية الأيونية عالية في العديد من التقارير، ويمكن تقسيمها إلى الشوارد الصلبة من نوع NASICON، نوع LISICON، نوع Thio-LISICON، نوع perovskite وغيرها من الهياكل. هيكل المنحل بالكهرباء الصلبة أنسيكون عموما M[A2B3O12]. على الرغم من أن الإلكتروليت الأنفي لديه الموصلية الأيونية عالية، يتم تقليل المنتج T بسهولة بواسطة الليثيوم المعدني، مما يؤدي إلى اتصال غير مستقر مع الليثيوم المعدني.

LISICON أيضا الموصلية الأيونية عالية. هيكلها نموذجي هو Lisa.Zn1.GeO1sThio-LISl-CON نوع المنحل بالكهرباء لتحسين الموصلية الأيونية من المنحل بالكهرباء. في LISICON نوع المنحل بالكهرباء، ويستخدم الكبريت بدلا من الأكسجين، مثل Li2GeS3، Li4GeS4، Li2ZnGeS4 وغيرها من المواد الجديدة، ويمكن أن تصل إلى الموصلية أيون 6.5×10-5S/cm.