Yüksek hızlı köpük giderici karıştırıcıların yerinde polimerizasyon metodolojisiyle bütünleştirilmesiyle yüksek oranda inorganik kompozit yarı katı hal elektrolit üretildi.

Gizli Sos: Asidik Arayüzler

• Seçici Anyon Bağlama: Asidik LATP yüzeyleri, DFOB⁻ anyonları için Lewis asidi tuzakları gibi davranarak Li⁺ solvasyon kafeslerini gevşetir ve Li⁺ transfer sayısını 0,31'den 0,53'e çıkarır.
• Boyut Önemlidir: LATP parçacıklarının 200-300 nm'ye küçültülmesi, özgül yüzey alanını artırır ve iyonik iletkenliği oda sıcaklığında 0,51 mS cm-1'e çıkarır.
• Çift Fazlı Otoyollar: Bir "ara faz" seramik ve sıvı alanları arasında köprü kurarak, tek fazlı polimerleri geride bırakan 3 boyutlu iletim ağları oluşturur.

Teoriden Daha Güçlü Bir Performans

• 0,1 mA cm-2'de Li||Li simetrik hücrelerde 6000 saat kesintisiz çevrim - kısa devre yok.
• 0,5 C'de 5 V sınıfı LNMO||Li tam hücrede 200 döngüden sonra %80,5 kapasite tutma.
• Kese hücresi demosu, LED dizilerini ve mini motorları çalıştırarak, madeni para hücrelerinin ötesinde ölçeklenebilirliği kanıtlıyor.

Yarının Elektrolitleri İçin Tasarım Kuralları

1. Yüzey Mühendisliği > Toplu Kimya: Asidik yüzey bölgeleri gerçek katalizörlerdir; nötr veya bazik varyantlar %30 oranında geride kalır.
2. Aktif Dolgu Maddeleri Kazandı: İyon iletken LATP, inert alüminayı yenerek aktivasyon enerjisini keser ve yüksek oranlı kapasiteyi korur (0,1 C'de 155 mAh g-1'e karşı 82 mAh g-1).
3. SEI Öz Savunma: LATP kaynaklı ayrışma, daha fazla Ti4+ indirgenmesini durduran LiF açısından zengin bir ara faz oluşturur; ekstra kaplamalara gerek kalmadan kendi kendini sınırlayan koruma sağlar.

Gelecek Görünümü

• Nano-Mimarlık Arayüzleri: Yeni nesil elektrolitler, iletkenlikleri 1 mS cm-1'in üzerine çıkarmak için ayarlanabilir yüzey asiditesi ve hiyerarşik gözeneklilikten yararlanacak.
• Yüksek Yüklü Katotlar: 14 mg cm-2 LNMO katotları zaten 142 mAh g-1'i koruyor - >300 Wh kg-1 kese hücrelerine giden yol haritası.
• Evrensel Tasarım Araç Seti: Asit-baz tanımlayıcı çerçevesi sülfürlere, klorürlere ve daha fazlasına aktarılabilir ve laboratuvardan elektrikli araçlara ticari geçişi hızlandırır.

Yu-Huang ekibinin, arayüz kimyasını lityum-metal piller için bir sonraki performans devrimine dönüştürmesini yakından takip edin.

KAYNAK: https://www.chemeurope.com/en/news/1186957/enhancement-of-li-transport-through-intermediate-phase-in-high-content-inorganic-composite-quasi-solid-state-electrolytes.html