Сравнение межфазной стабильности электрод-электролита между IEE и обычной системой QSSE. Кредит: Postech
Поскольку потребление спроса на батареи, которые хранят больше энергии и длится дольше-укрепляющие электромобили, беспилотники и системы хранения энергии-команда южнокорейских исследователей внедрила подход для преодоления основного ограничения обычных литий-ионных батарей (LIBS): нестабильные интерфейсы между электродами и электролитами.
Большая часть современной потребительской электроники, такая как смартфоны и ноутбуки,-на графитовых батареях. В то время как графит предлагает долгосрочную стабильность, он не достигает энергетической способности.
Кремний, напротив, может хранить почти в 10 раз больше ионов лития, что делает его многообещающим материалом анода следующего поколения. Тем не менее, основным недостатком кремния является его драматическое расширение и сокращение объема во время заряда и разрядки, отек до трехкратного первоначального размера.
Это повторное расширение и сокращение вызывает механические зазоры между электродом и электролитом, быстро разлагая производительность батареи.
Чтобы решить эту проблему, исследователи изучали замену жидких электролитов на твердые или квазисолидные электролиты (QSSE), которые обеспечивают лучшую безопасность и стабильность. Тем не менее, QSSES по -прежнему изо всех сил пытается поддерживать полный контакт с расширяющимся и сокращающимся кремнием, что приводит к разделению и потере эффективности с течением времени.
Теперь сотрудничающая исследовательская группа из Postech (Университет науки и техники и технологии Pohang) и Университета Соганга разработала систему электродов-электрод-электролита (IEE) на месте, которая образует ковалентные химические связи между электродом и электролитом.
Работа опубликована в Продвинутая наукаПолем
В отличие от обычных батарей, где компоненты просто касаются, система IEE соединяет их в химически запутанную структуру, такую как кирпичи, скрепленные закаленным раствором, поэтому они остаются тесно связанными даже при интенсивном механическом напряжении.
Электрохимические тесты производительности показали драматическую разницу: в то время как традиционные батареи теряли емкость после нескольких циклов заряда, те, кто использовал дизайн IEE, поддерживали долгосрочную стабильность.
В частности, мешочек на основе IEE продемонстрировала плотность энергии 403,7 Вт/кг и 1300 Вт/л, что составляет более 60% большую плотность гравиметрической энергии и почти вдвое превышающую объемную плотность энергии по сравнению с типичными коммерческими либералами. С практической точки зрения, это означает, что электромобили могут двигаться дальше, а смартфоны могут работать дольше, используя батарею того же размера.
«Это исследование предлагает новое направление для систем хранения энергии следующего поколения, которое одновременно требует высокой плотности энергии и долгосрочной долговечности»,-сказал профессор Суджин Парк Postech, который руководил исследованием.
Профессор Jaegeon Ryu из Университета Соганга добавил: «Стратегия IEE-это ключевая технология, которая может ускорить коммерциализацию батарей на основе кремния путем значительного повышения межфазной стабильности».
Больше информации:
Dong -yeob Han et al. Ковалентно интерфейс электрод -электролита с помощью квазисолидного литий -ионного раздела с высокой энергией и напряженности, аккумулятор Продвинутая наука (2025). Doi: 10.1002/Advs.202417143
Информация журнала:
Передовая наука, предоставленная Университетом науки и техники Поханга
Цитирование: Берегнутые электроды отталкивают срок службы кремниевой батареи за пределы пределов (2025, 14 мая), извлеченные 16 мая 2025 года из этого документа, подлежат авторским правам. Помимо каких -либо справедливых сделок с целью частного исследования или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только для информационных целей.
