Холодное спекание решает батарею.

При многообещающем скачке для хранения энергии следующего поколения исследователи в Penn State продвигают технологию твердотельной батареи, которая может заменить традиционные-часто опасные-литий-ионные батареи, обнаруженные в телефонах, ноутбуках и электромобилях.

Команда, возглавляемая Hongtao Sun, доцентом промышленного и производственного инженера, фокусируется на твердых электролитах (SSE), которые заменяют легковоспламеняющиеся электролиты в обычных батареях.SSE предлагают превосходную тепловую стабильность и безопасность, но исторически их было трудно производить из -за высокой температуры обработки и плохой проводимости.


Чтобы решить это, команда Sun использовала технику, известную как холодное спекание-процесс низкого уровня, который сжимает керамические порошки в плотные формы с использованием давления и небольшого количества растворителя.Этот метод позволил исследователям создать новый керамический композитный SSE, называемый LATP-PILG, объединяя высокую проводимость полиионного жидкого геля (PILG) со стабильностью керамического LATP.«Традиционное спекание требует температуры около 1000 ° C, - объяснил Сан, - но холодное спекание позволяет нам сохранить его примерно до 150 ° C. Это достаточно низко, чтобы сохранить полимерные компоненты, одновременно уплотняв керамику».

Основным инновацией является то, как команда решала проблемы с ионным транспортом.Обычно границы зерен в керамических материалах препятствуют проводимости.Но, интегрируя PILG в границы зерна, они создали инженерные пути, которые усиливают ионное движение и снижают потерю энергии.Полученный композитный SSE не только может похвастаться высокой температурной проводимостью, но также поддерживает более широкое окно напряжения (от 0 до 5,5 вольт) по сравнению с от 0 до 4 вольт, типичных для жидких электролитов.Это означает, что батареи могут использовать высоковольтные катоды и доставлять больше энергии.

Заглядывая в будущее, Sun представляет широкие применения для холодного спекания за пределами батарей - Into полупроводникового производства и обработки общей керамики.«Нашим следующим шагом является разработка устойчивой, масштабируемой производственной модели», - сказал он.«Вот где лежит будущее этой технологии».