Ni Oṣu Kẹjọ Ọjọ 21st, Ọjọgbọn MA Cheng lati Ile-ẹkọ giga ti Imọ-jinlẹ ati Imọ-ẹrọ ti Ilu China (USTC) ati awọn alabaṣiṣẹpọ rẹ dabaa ilana ti o munadoko lati koju ọrọ olubasọrọ elekitiroti-electrolyte ti o diwọn idagbasoke ti iran-atẹle-ipinle-ipinle Li batiri. Elekiturodu idapọmọra to lagbara ti o ṣẹda ni ọna yii ṣe afihan awọn agbara iyalẹnu ati awọn iṣe oṣuwọn.
Rirọpo elekitiroti olomi Organic ni awọn batiri Li-ion ti aṣa pẹlu awọn elekitiroti to lagbara le dinku awọn ọran ailewu pupọ, ati pe o le fọ “aja gilasi” fun ilọsiwaju iwuwo agbara. Sibẹsibẹ, atijo elekiturodu ohun elo ni o wa tun ri to. Niwọn igba ti olubasọrọ laarin awọn okele meji jẹ eyiti ko ṣee ṣe lati jẹ timotimo bi iyẹn laarin ri to ati omi, ni lọwọlọwọ awọn batiri ti o da lori awọn elekitiroli to lagbara ni igbagbogbo ṣe afihan olubasọrọ elekiturodu-electrolyte ti ko dara ati awọn iṣẹ ṣiṣe sẹẹli kikun ti ko ni itẹlọrun.
“Ọran olubasọrọ elekitirodi-electrolyte ti awọn batiri ipinlẹ to lagbara jẹ diẹ bi igi ti o kuru ju ti agba igi kan,” Ọjọgbọn MA Cheng lati USTC sọ, onkọwe oludari ti iwadii naa. “Nitootọ, ni awọn ọdun wọnyi awọn oniwadi ti ni idagbasoke ọpọlọpọ awọn amọna ti o dara julọ ati awọn elekitiroti to lagbara, ṣugbọn olubasọrọ ti ko dara laarin wọn tun n diwọn ṣiṣe ti gbigbe Li-ion.”
Da, ilana MA le bori yi formidable ipenija. Iwadi na bẹrẹ pẹlu idanwo atomu-nipasẹ-atomu ti ipele alaimọ kan ninu apẹrẹ, elekitiroti ti o lagbara ti perovskite. Botilẹjẹpe ẹya-ara gara yato gidigidi laarin aimọ ati elekitiroti to lagbara, wọn ṣe akiyesi lati ṣe awọn atọkun epitaxial. Lẹhin lẹsẹsẹ ti alaye igbekale ati awọn itupalẹ kemikali, awọn oniwadi ṣe awari pe apakan aimọ jẹ isostructural pẹlu awọn amọna amọ-ọlọrọ Li-ọlọrọ giga. Iyẹn ni lati sọ, afọwọkọ elekitiroti to lagbara le ṣe kristalize lori “awoṣe” ti a ṣẹda nipasẹ ilana atomiki ti elekiturodu iṣẹ ṣiṣe giga kan, ti o yọrisi awọn itọsi atomically timotimo.
“Eyi jẹ iyalẹnu nitootọ,” onkọwe akọkọ LI Fuzhen sọ, ti o jẹ ọmọ ile-iwe mewa lọwọlọwọ ti USTC. "Iwaju awọn aimọ ti o wa ninu ohun elo jẹ ohun ti o wọpọ pupọ, ti o wọpọ julọ ti ọpọlọpọ igba wọn yoo ṣe akiyesi wọn. Bibẹẹkọ, lẹhin ti a ṣe akiyesi wọn ni pẹkipẹki, a ṣe awari ihuwasi epitaxial airotẹlẹ yii, ati pe o taara ni atilẹyin ilana wa fun imudarasi olubasọrọ to lagbara."
Ti a ṣe afiwe si ọna titẹ tutu ti o wọpọ, ilana ti a dabaa nipasẹ awọn oniwadi le ṣe akiyesi pipe, olubasọrọ ti ko ni ailẹgbẹ laarin awọn elekitiroli to lagbara ati awọn amọna ni iwọn atomiki, bi o ti han ninu aworan atomiki-opin elekitironi microscopy. (Ti a pese nipasẹ ẹgbẹ MA.)
Ni anfani ti iṣẹlẹ ti a ṣe akiyesi, awọn oniwadi imomose crystallized awọn amorphous lulú pẹlu kanna tiwqn bi awọn perovskite-ti eleto ri to electrolyte lori dada ti a Li-ọlọrọ siwa yellow, ati ni ifijišẹ mọ kan nipasẹ, laisiyonu olubasọrọ laarin awọn wọnyi meji ri to ohun elo ni a eroja elekiturodu. Pẹlu ọrọ olubasọrọ elekitirodi-electrolyte ti a koju, iru elekiturodu alapapọ alapọpo to lagbara ti o fi agbara oṣuwọn kan paapaa afiwera si iyẹn lati inu elekiturodu alapọpọ olomi to lagbara. Ni pataki julọ, awọn oniwadi tun rii iru iru olubasọrọ ti o lagbara ti epitaxial le fi aaye gba awọn aiṣedeede lattice nla, ati nitorinaa ilana ti wọn dabaa le tun wulo fun ọpọlọpọ awọn elekitiroti to lagbara perovskite miiran ati awọn amọna ti o fẹlẹfẹlẹ.
"Iṣẹ yii tọka si itọsọna ti o tọ lati lepa," MA sọ. "Lilo ilana ti a gbe dide nibi si awọn ohun elo pataki miiran le ja si awọn iṣẹ ṣiṣe sẹẹli ti o dara julọ ati imọ-jinlẹ diẹ sii. A n reti.”
Awọn oniwadi pinnu lati tẹsiwaju iwadii wọn ni itọsọna yii, ati lo ilana ti a dabaa si agbara giga miiran, awọn cathodes ti o ga julọ.
Iwadi naa ni a tẹjade lori Matter, iwe akọọlẹ flagship ti Cell Press, ẹtọ ni “Atomically Intimate Contact between Solid Electrolytes and Electrodes for Li Batteries”. Onkọwe akọkọ jẹ LI Fuzhen, ọmọ ile-iwe mewa ti USTC. Awọn alabaṣiṣẹpọ ti Ojogbon MA Cheng pẹlu Ojogbon NAN Ce-Wen lati University Tsinghua ati Dokita ZHOU Lin lati Ames Laboratory.
(Ile-iwe ti Kemistri ati Awọn sáyẹnsì Ohun elo)
Ọna asopọ iwe: https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(19)30029-3
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu Kẹta-03-2019