산화물 기반 고체 전해질 재료를 사용하여 전극을 사용하여 모든 고체 상태 바카라 사이트 쿠폰가 실온에서 성공적으로 작동했습니다

National Research Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) (이하 "AIST"라고 불리는) : 최고 연구원 Nagata Hiroshi, Energy Applied Materials Research Team 및 Akimoto Junji 최고 연구원 (및 책임자) 팀은 차세대 리튬 이온 바카라 사이트 쿠폰산화물 기반 모든 고고 상태 바카라 사이트 쿠폰에 대한 새로운 고용량 양성 및 음성 전극 개발되었으며, 우리는 안전의 주요 개선으로가는 길을 설정할 수 있었으며, 이는 리튬 이온 바카라 사이트 쿠폰의 오랜 도전이었습니다

가연성 유기 전해질을 사용한 종래의 리튬 이온 바카라 사이트 쿠폰에 대한 불꽃 무기물소프트 전해질입자 사용모든 단단한 리튬 이온 바카라 사이트 쿠폰안전을 극적으로 향상시킬 수 있습니다 특히 황화물 기반 고체 전해질 물질과 달리 산화 고체 전해질 물질은 독성 가스를 생성 할 위험이 없으며 더 안전한 바카라 사이트 쿠폰를 실현할 수 있다고합니다 그러나, 충전/방전 반응은 입자 간접을 통해 진행되기 때문에, 전형적인 산화 산화물 기반 고체 전해질 입자가 사용될 때, 입자 사이의 접촉은 열악하여 높은 바카라 사이트 쿠폰 성능을 얻기가 어렵다 또한 대량 용량활성 재료li₂s와 Si는 반응성이 낮으므로 산화물 기반 고체 전해질 재료는 실온 작동 조건에서 사용할 수 없습니다 이번에는 전도성 재료 및 전극 활성 물질 (LI₂s 또는 si와 결합)기계식 밀링모든 고체 산화물은 한 단계 및 고성능으로 처리됩니다리튬 황 바카라 사이트 쿠폰li₂우리는 양의 전극 및 Si 음성 전극 복합 재료를 얻는 기술을 개발했습니다 이 양고 및 음극이 결합되어Full Cell25 ° C 테스트에너지 밀도283 WH/kg (양성 및 음성 전극 중량 표준)은 기존의 산화물 기반 고체 전해질 재료를 전극으로 사용하는 기존의 모든 고고 리튬 이온 바카라 사이트 쿠폰보다 상당히 높은 에너지 밀도를 달성했습니다 이 기술은 단락 저항 및 제조 측면에서 우수하며 차세대 바카라 사이트 쿠폰의 초기 실현에 기여할 것으로 예상됩니다 이 기술에 대한 자세한 내용은전기 화학9305_9405

모든 솔리드 스테이트 리튬 이온 바카라 사이트 쿠폰는 최근 차세대 바카라 사이트 쿠폰의 유망한 후보로 주목을 받고 있습니다 그림과 같이 도 1, 그것은 세 가지 층으로 구성된다 : 복합 양극 전극 층/분리 된 층/복합 음극 전극 층, 리튬 이온이 양성 및 음성 전극의 고체 전해질 입자를 통해 복합 양성 및 음극 사이를 이동할 때 전하 및 배출을한다 이 복합 양성 전극 층의 활성 물질이 현재 리튬 이온 바카라 사이트 쿠폰와 비교하여 에너지 밀도를 크게 향상시킬 수 있기 때문에 고 에너지 밀도 양성 전극 활성 물질 인 황을 사용한 모든 고고 리튬 황 바카라 사이트 쿠폰는 고 에너지 밀도 양성 전극 활성 물질이 높게 기대된다 반면 에이 모든 고고 리튬 황 바카라 사이트 쿠폰를 실현하는 데 알려진 두 가지 문제가 있습니다 첫 번째는 양성 및 음성 전극을위한 활성 재료의 조합입니다 황이 양의 전극 활성 물질로 사용될 때, 음극 전극 역할을하는 리튬 금속은 충전/방전 사이클 동안 하전됩니다Dendrite Growth바카라 사이트 쿠폰 제조 중에 처리가 어려워집니다 따라서, 리튬 금속을 사용하지 않는 시스템으로서, Li₂S와 Si를 사용하는 시스템은 새로운 관심을 받고 있습니다 두 번째는 양극 및 음극 및 분리 층에 사용되는 고체 전해질 재료입니다 일반적으로, 황화물 기반 고체 전해질 물질은 고체 전해질 물질로서 연구되었지만, 공기가 불안정하고 황화수소 가스를 생성하기 위해 분해되기 때문에, 더 안전한 옥사이드 기반 고체 전해질 물질로 대체하는 것이 바람직하다 그러나 Li₂s와 Si는 반응성이 낮기 때문에 실온에서 산화물 기반 고체 전해질 재료를 사용하여 실제 충전 및 배출을 수행하기가 어려웠습니다 따라서, 모든 고고 리튬 황 바카라 사이트 쿠폰를 실현하기 위해 양성 및 음극 내의 구조를 극적으로 개선하는 것이 바람직했다

AIST는 고 에너지 밀도 바카라 사이트 쿠폰를 만들기 위해 모든 고고 리튬 황 바카라 사이트 쿠폰를 연구하고 있습니다 특히, 최근에, 우리는 기계식 밀링 방법을 사용하여 고체 전해질 재료를 합성하고 양성 및 음성 전극 혼합물을 개발하고있다 특히, 리튬 금속을 사용하지 않는 시스템으로서, 양의 및 음성 전극 활성 재료가 각각 사용된다₂우리는 S와 Si가 고체 전해질 재료로 대체되어 이들과 결합 된 모든 고고 리튬 황 바카라 사이트 쿠폰에 대한 전극을 연구하고 있습니다 최근 산화물 기반 고체 전해질 (Li₂SO₄-li₂CO₃-lix)는 산화물 기반 제품이며 Li₂S-Composite 양성 및 Si-composite 네거티브 전극을 결합한 모든 고고 리튬 황 바카라 사이트 쿠폰의 전체 세포 테스트는 45 ° C에서 비교적 높은 에너지 밀도를 얻을 수 있다고보고했습니다 (H Nagata 및 J Akimoto,ACS Appl 마트 인터페이스, 13, 35785-35794 (2021)) 일반적으로, 산화물 기반 고체 전해질 입자는 단단하고 입자 간 접촉이 우수하지 않으며, 높은 에너지 밀도가 어려울 것으로 생각되지만 산화물 기반 고체 전해질 물질을 사용하는 모든 고고 리튬 황 바카라 사이트 쿠폰는 차세대 바카라 사이트 쿠폰의 잠재적 후보가 될 수 있습니다 이러한 결과를 사용하여 실제 바카라 사이트 쿠폰 사용 조건을 고려하여 실온에서 작동하려는 목표로 특성을 더욱 향상시키기 위해 노력해 왔습니다 (그림 2)

그림의 블로우 아웃에 표시된 것처럼 모든 고고 리튬 이온 바카라 사이트 쿠폰에서 도 1, 리튬 이온은 입자 접촉을 통해 이동한다 따라서 활성 재료 입자와 고체 전해질 입자 사이의 접촉 및 고체 전해질 입자 사이의 접촉은 에너지 밀도에 큰 영향을 미친다 일반적인 산화물 기반 고체 전해질 입자는 단단하고 결정 구조가 파괴 될 때 이들의 특성이 크게 악화되므로, 따라서 기계적 밀링과 같은 기계적 에너지를 사용하여 입자들 사이의 접촉 형성은 사용될 수 없으므로 충분한 반응점과 리튬 이온 전도 경로를 보장하기가 어렵다 따라서 충전 및 방전을 위해 바카라 사이트 쿠폰를 가열하거나 전극을 가열해야합니다 또한, li₂s와 Si는 반응성이 낮기 때문에 산화물 기반 고형 전해질 재료를 사용하여 모든 고체 리튬 이온 바카라 사이트 쿠폰에서 연구되지 않았으며 실온에서는 작동의 예를보고하지 않았다

li₂s와 si는 기존 재료 lini_1/3CO_1/3MN_1/3O₂와 같은 층 화합물과 달리 흑연, 결정 구조가 파손 되더라도 행성 공장을 사용하여 기계식 밀링에 의해 더 미세한 바카라 사이트 쿠폰 특성을 개선 할 수 있습니다 또한, 전형적인 경질 산화물 기반 고체 전해질 물질을 기계적 밀링에 의해 합성 된 고도로 변형 가능한 산화물 기반 고체 전해질 물질로 대체함으로써, 입자의 수를 상당히 증가시킬 수있다 (도 3) 최근에, 고도로 변형 가능한 산화 고체 전해질의 이온 전도도가 개선되었다li₂O-lii Glassis 10^-5S/cm 이상의 비교적 높은 이온 전도도를 나타내는 것으로 알려져 있습니다 이번에는이 li₂O-LII 유리 용 원료 (LI₂O 및 LII) 및 전극 전극의 전극 활성 재료 (LI₂s; 음성 전극에서, SI) 및 탄소와 같은 전도성 재료를 결합하고 동시에 기계식 밀링 처리를 수행하여 전극 및 복합 전극 재료의 고체 전해질 재료를 합성하고 실온에서 작동하는 모든 고체 리튬 황 바카라 사이트 쿠폰에 대한 LI₂우리는 S- 양성 및 SI- 음성 전극 혼합물의 발달을 결론 내렸다 이 기술은 활성 재료 입자와 고체 전해질 입자와 고체 전해질 입자 사이의 접촉 지점과 고체 전해질 입자 사이의 접촉 지점을 상당히 개선하는 동시에 전극 혼합물의 제조 공정을 상당히 감소시키는 양의 및 음성 전극 혼합물을 얻는 데 사용되었습니다 (그림 4) 또한, 경질 산화물 기반 고체 전기 분해를 사용하여 소결 전극 혼합물에 의한 통상적 인 전극 형성과 달리,이 기술에 의해 얻어진 전극 혼합물은 실온에서 만 누르면 고성능 전극을 형성 할 수 있으며, 이는 생산성을 크게 향상시킬 수있다 (도 4) 또한, 양의 전극 및 음극 전극이 결합 된 25 ℃에서의 전체 세포 시험에서,도 1에 도시 된 충전/방전 특성 5가 얻어졌다 전환 측면에서 (전환 공식의 경우 "에너지 밀도"라는 용어 참조), 25 ° C지역 용량40 mah/cm², 에너지 밀도는 283 wh/kg (양의 및 음성 전극 중량 표준)이었으며, 이는 현재까지보고 된 전극에 대한 산화물 기반 고체 전해질 재료를 사용하는 모든 고체 리튬 이온 바카라 사이트 쿠폰에 비해 상당히 개선되었다 실온에서 283 wh/kg의 에너지 밀도는 현재 액체 기반 리튬 이온 바카라 사이트 쿠폰와 비교할 수 있으며, 이는 매우 안전한 모든 고고 리튬 황 바카라 사이트 쿠폰의 타당성을 나타냅니다 (그림 6)

이제 우리는 변형 가능한 산화물 기반 고형 전해질 재료의 충전/방전 사이클 안정성 및 이온 전도도를 개선하는 것을 고려할 것입니다 그리고 현재 30%에서 50%에서 활성 재료 비율을 증가시킬 수있는 전극 복합 재료의 복합 방법을 고려하고 에너지 밀도를 향상시키는 것을 목표로합니다 또한,이 전체 세포 시험을위한 분리 층은 황화물 기반 고체 전해질 물질 (LI₃PS₄-lii)가 사용되었지만,이를 산화물 기반 고체 전해질 물질로 대체하기 위해 산화물 기반 고체 전해질 물질의 이온 전도성 및 얇아지는 것을 고려할 것입니다 특히, 산화물 기반 고체 전해질 물질을 사용하여 층을 분리 할 때, 필름을 더 얇게 만드는 것이 중요하다 앞으로이 문제와 협력하고 연구를 가속화 할 수있는 산업 파트너를 검색함으로써 모든 고체 상태 리튬 황 바카라 사이트 쿠폰를 신속하게 실현하고 싶습니다

◆ 산화물 기반의 모든 고체 상태 바카라 사이트 쿠폰

산화물 기반 고체 전해질을 양성 및 음성 전극으로 사용하는 모든 고체 상태 바카라 사이트 쿠폰 및 분리 층을위한 고체 전해질을 사용하여 독성 가스의 위험을 크게 감소시켜 설파이드 기반 고체 전해질의 문제입니다[참조로 돌아 가기]

◆ 소프트 전해질

이온 만 전도 할 수있는 고체이며 리튬 이온 바카라 사이트 쿠폰에 대한 고체 전해질에서 리튬 이온이 수행됩니다 모든 고체 리튬 이온 바카라 사이트 쿠폰에서 리튬 이온은 고체 전해질 입자와 입자 사이를 전도하여 충전 및 배출을 유발합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 모든 단단한 리튬 이온 바카라 사이트 쿠폰

전류 액체 기반 리튬 이온 바카라 사이트 쿠폰와 달리 유기 전해질 (가연성 액체)을 사용하지 않으며 불꽃 무기 고체 전해질을 사용하여 안전성을 향상시킬 수 있습니다 또한 바카라 사이트 쿠폰 내에서 시리즈 스태킹이 쉽고 고전압으로 인해 에너지 밀도가 패키지로 개선 될 것으로 예상 될 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 활성 재료

전기 에너지 충전 및 배출을 담당하는 물질을 말합니다 Lini_1/3CO_1/3MN_1/3O₂흑연은 음성 전극에 사용되며, 리튬 이온은 전하 및 배출 될 때 양극과 음극 사이를 이동한다[참조로 돌아 가기]

◆ 기계식 밀링

이 방법은 충돌 또는 전단과 같은 기계적 에너지를 사용하여 실온에서 반응을 수행 할 수 있으며 동시에 소형화 및 복합재에 의해 우수한 입자 내 접촉 형성을 달성 할 수 있습니다 유리 또는 고온 상을 형성 할 수도 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 리튬 황 바카라 사이트 쿠폰

양의 전극 활성 물질로 황 또는 리튬 설파이드를 사용하는 바카라 사이트 쿠폰를 가리키는 리튬 이온 바카라 사이트 쿠폰 유형[참조로 돌아 가기]

◆ 전체 셀

바카라 사이트 쿠폰 평가에서는 양의 전극과 음의 전극을 결합한 바카라 사이트 쿠폰를 나타냅니다 연구 단계에서, 양성 및 음성 전극의 성능은 종종 평가되며, 반 세포라는 바카라 사이트 쿠폰가 종종 사용되며, 리튬 금속, 합금 등으로 제조 된 카운터 전극은 과도한 리튬 방출 및 전극에 대한 삽입 능력을 갖는 전극이 평가되는 전극이 사용됩니다 양의 및 음성 전극은 돌이킬 수없는 용량 및 사이클 악화를 가지며, 전체 셀의 충전/배출 특성은 두 가지 효과를 고려하여 실제 바카라 사이트 쿠폰 특성을 판단 할 수 있기 때문에 중요합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 에너지 밀도

이것은 WH/kg으로 표현 된 바카라 사이트 쿠폰의 특성을 평가하는 데 가장 중요한 값이며, 특정 용량, 활성 재료 중량, 평균 방전 전압, 중량으로 계산됩니다 일반적으로 외부를 포함한 전체 바카라 사이트 쿠폰의 중량은 중량을 기반으로하지만 사용 된 중량은 다양하며 양의 전극 층 내의 양극 전극 활성 재료의 중량은 양성 전극 활성 물질의 중량에 기초 할 수 있습니다 많은 경우에, 연구 단계에서 양수 및 음성 전극만이 평가되며,이 경우 전도성 재료, 전해질 등의 중량을 포함하여 전극 혼합물의 중량에 기초하여 표준을 명확하게 진술하는 것이 바람직하다[참조로 돌아 가기]

◆ 수상 돌기 성장

| 바늘 모양의 리튬 금속이 반복적 인 충전 및 배출에 의해 네거티브 전극에서 자라는 현상을 나타냅니다 성장이 진행됨에 따라 분리기 층에 침투하고 양극과 음극 사이의 리튬 금속을 연결하여 단락을 유발합니다[참조로 돌아 가기]

◆ Li₂O-lii Glass

li₂이 물질은 O 및 Lii의 복합재이며 요오드화물을 함유하지만 주로 산화물로 구성되므로 산화물 기반 고체 전해질로 분류됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ 지역 용량

ah/cm²로 표현됩니다 특정 부피 X에서 활성 재료 ÷ 전극 영역의 중량을 계산합니다 전극에서 활성 재료의 함량 비율과 전극의 두께와 관련이 있으며 전극의 에너지 밀도와 결합하여 실제로 바카라 사이트 쿠폰를 사용할 때 성능을 가정 할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 특정 용량

전극의 특성을 평가하기위한 인덱스로 종이 및 기타 논문에 종종 사용되며 MAH/G로 표현됩니다 많은 경우에, 전극 내에서의 활성 물질의 중량은 기준으로 표시된다 특성은 평가 전극의 구조와 중량에 따라 크게 다르므로 전극 내에서의 활성 물질의 비율과 활성 물질의 중량을 명확하게 진술하는 것이 바람직하다[참조로 돌아 가기]