Festkörper-Siliziumbatterien könnten länger halten und schneller aufgeladen werden

Forscher aus UC San Diego, unterstützt von LG Energy, hat eine vielversprechende Entdeckung gemacht, die zwei beliebte Arten von Batterietechnologie beinhaltet. Sie schufen a Festkörperbatterie mit ganz-Siliziumanode die möglicherweise eine lange Lebensdauer, eine hohe Energiedichte und ein schnelles Aufladen bieten und Elektrofahrzeuge möglicherweise billiger und bequemer machen.

Silizium ist ein sehr wünschenswertes Anodenmaterial, da es mehr als das Zehnfache der Energiedichte aktueller Graphitanoden aufweist. Das Problem ist, dass Siliziumanoden dazu neigen, sich beim Laden und Entladen einer Batterie schnell auszudehnen und zu zersetzen, insbesondere bei den flüssigen Elektrolyten, die derzeit in Lithium-Ionen-Zellen verwendet werden. Dieses Problem half ihnen, kommerzielle Batterien zu vermeiden.

Die Herausforderung bei Festkörperbatterien (mit Festelektrolyten anstelle von Flüssigkeiten) besteht hingegen darin, dass sie metallische Lithiumanoden verwenden, die während des Ladevorgangs auf hohen Temperaturen (140 ° F) gehalten werden müssen. Dies macht sie bei kaltem Wetter weniger praktisch und erfordert Heizungen, die wertvolle Energie verbrauchen.

Die Lösung für beide Probleme ist eine spezielle Art von Siliziumanode in einer Festkörperbatterie, so das US-Team in San Diego. Sie entfernten den Kohlenstoff und die Bindemittel, die normalerweise in Siliziumanoden verwendet werden, und ersetzten den flüssigen Elektrolyten durch einen festen Elektrolyten auf Sulfidbasis.

Mit diesen Änderungen zeigten sie, dass Vollsiliziumanoden in Festelektrolyten viel stabiler waren und 80 % der Kapazität nach 500 Lade- und Entladezyklen bei Raumtemperatur beibehielten. Es ermöglichte auch schnellere Laderaten als frühere Siliziumanodenbatterien, sagte das Team.

Das Team hat die Technologie bereits an ein Unternehmen namens Unigrid Battery lizenziert, und LG Energy Storage plant, die Forschung auszuweiten. Die Arbeit ist laut Hauptautor Darren HS Tan besonders vielversprechend für Netzwerkspeicher. Es befindet sich jedoch noch im experimentellen Stadium und „es gibt noch zu tun“, räumte das Team ein. Und natürlich haben viele Batterien, die in Labors hervorragend funktionieren, dies in der realen Welt nicht getan. Das Dokument wurde im . veröffentlicht Wissenschaft Zeitschrift und erschien auch früher in Arxiv.