As baterias de íons de lítio se tornaram a base da fabricação de dispositivos ao longo dos anos, mas os eletrólitos fluidos que eles funcionam são bastante instáveis, o que leva ao risco de incêndio e proteção. Agora, os pesquisadores do Pen State estão resolvendo uma solução confiável de economia de energia alternativa para uso em laptops, telefones e veículos elétricos: eletrólitos de estado sólido (SSE).
De acordo com Hhankata San, professor assistente de engenharia industrial e de produção, a bateria de aço sólido-que usa SSE em vez de eletrólitos líquidos-é uma alternativa superior à bateria tradicional de íons de lítio. Ele explicou que a bateria funciona em um nível básico, mesmo que a principal diferença seja.
“As baterias recarregáveis têm dois eletrodos internos: um ânodo, por um lado, e um cátodo, por outro”, “as baterias de íons de lítio San. San. Use eletrólitos líquidos, enquanto as baterias de estado sólido usam SSE”.
As baterias de estado sólido fornecem estabilidade e proteção avançadas do que as baterias tradicionais de íon de lítio, mas vários desafios de fabricação e condutividade enfrentam San. Por exemplo, altas temperaturas introduzidas no processo fabricado, especialmente com SSE baseado em cerâmica, podem impedir sua produção e aplicação prática.
Para superar esse desafio, a SAN e sua equipe usaram uma técnica conhecida como processo de sinterização a frio-onde os materiais em pó são aquecidos, tratados com solventes líquidos e comprimidos em uma densa combinação de uma combinação de um polímero de cerâmica de alto condutor SSE para incluir SSE como Latp-Pilog. O procedimento é referido como “frio” porque funciona significativamente a baixas temperaturas de processamento do que o tradicional, depende de uma pequena quantidade de solvente fluido para concluir a pressão e o processo aplicados. Eles revelaram sua abordagem Os materiais são energia hoje.
Dition SSEs à base de cerâmica cirúrgico são geralmente fabricadas por centenas de cristais em miniatura separados pelas fronteiras de grãos de conversas compostas por grãos policristalinos. Segundo o Sun, essas fronteiras de grãos são consideradas defeitos que impedem o transporte de íons condutores. A fim de reduzir a perda de circulação em SSEs à base de cerâmica, a equipe Sun coincide um SSE de polímero em sirumic por co-shoente com cerâmica LATP, que é um elemento ideal para uso devido à durabilidade e alto transporte.
O PLG atua como uma “fronteira com grãos” altamente condutores na SSE, para facilitar o transporte de íons através das fronteiras projetadas em vez de interfaces naturais defeituosas. Sun disse que a equipe inicialmente tentou usar o Cintering tradicional de alta temperatura para desenvolver seus novos SSEs, mas eles estavam imediatamente com problemas.
“Um dos desafios fabricados por SSEs compostos baseados em LATP é que a temperatura de cerâmica é muito alta, o fato de que o cinzento tradicional realmente queima um aditivo como um composto de polímero antes da cerâmica”, disse San. “É por isso que tivemos que implementar o cinema frio para manter a temperatura muito baixa”.
A tecnologia de sinterização a frio foi criada originalmente em 20 2016 através de um projeto de pesquisa liderado pelo diretor da Penn State, Clive Randal? Diretor do Instituto de Pesquisa de Materiais e? Professor de Ciência e Engenharia de Materiais. Sua aplicação ocorreu em 2018 para desenvolver uma bateria de aço sólida, quando um estudioso pós-acumulado, professor de engenharia química e reitor associado interino, College of Engineering, eletrólito de composição cinematográfica fria no laboratório de Enrique Gomez.
De acordo com o Sol, o cinza tradicional requer cerca de 80% do ponto de fusão do material, que pode facilmente atingir 900 a 1000 graus Celsius para compostos de cerâmica como o LATP.
“Para esta aplicação, conseguimos manter nossa temperatura Cintering muito baixa, cerca de 150 graus Celsius”, disse San. “Ele nos permite integrar diferentes tipos de materiais de uma forma muito densa, usando o processo de cinema de refrigeração, independentemente de nossa temperatura de processamento distintiva”.
Cerâmica LATP de cinema com gel PELG, a equipe Sun criou a SSE entre outras energia, incluindo alta condutividade iônica à temperatura doméstica.
“Além da condutividade avançada, nosso composto polímero em cerâmica SSE mostra uma janela de tensão muito espaçosa entre 0 e 5,5 volts”, diz San que os eletrólitos de fluido tradicional têm uma janela de 0 a 4 volts. “A grande janela de tensão de nossos SSEs de cerâmica suporta o uso de catodas de alta tensão, para que a bateria permita produzir mais energia em geral”.
Para o sol, essas aplicações de tecnologia de cinema fria podem sair da bateria algum dia. Ele disse que acredita que o cinema de resfriamento tem um grande impacto na maneira como as empresas vêm para as empresas em indústrias mais específicas, como o uso de materiais compostos de cerâmica na produção geral.
“Nosso próximo objetivo é desenvolver um sistema de produção sustentável que suporta produção e reciclagem de tamanho grande, porque será a chave para aplicações industriais para essa tecnologia”, disse San. “É isso que esperamos trabalhar nos próximos anos”.
Além de San, os co-autores incluem Wang, Cok Wu Lee e Jucheen Jang, estudantes de doutorado em Pen State, engenharia de arte e fabricação e Programa de Pós-Graduação em Engenharia Industrial e de Engenharia da Pen State.
