Katı hal pil elektroliti hızlı bir lityum iyon iletkeni yapar - Fizik Dünyası

İngiltere'deki Liverpool Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, lityum iyonlarını çok hızlı ileten yeni bir katı hal pil elektroliti geliştirdiler; bu, günümüzün her yerde bulunan lityum iyon pillerinde bulunan sıvı elektrolitlerle rekabet edebilecek nitelikte. Bu yüksek lityum iyon iletkenliği, şarj edilebilir enerji depolama için bir ön koşuldur, ancak katılarda bu alışılmadık bir durumdur. Piller için caziptirler çünkü daha güvenlidirler ve şarj edilmeleri daha hızlıdır.

Yeni elektrolitin kimyasal formülü Li'dir.₇Si₂S₇I ve hem altıgen hem de kübik sıkı paket yapıda düzenlenmiş düzenli sülfür ve iyodür iyonları içerir. Bu yapı, lityum iyonlarının her üç boyutta da hareketini kolaylaştırdığı için malzemeyi oldukça iletken hale getiriyor. "Bunu, lityum iyonlarının hareket için daha fazla 'seçenek' seçmesine olanak tanıyan bir yapı olarak tasavvur edebiliriz, bu da onların sıkışıp kalma olasılıklarının daha düşük olduğu anlamına gelir" diye açıklıyor Matt Rosseinsky, Liverpoollu kimyager Araştırmayı kim yönetti?

Doğru özelliklere sahip doğru malzeme

Rosseinsky ve meslektaşları, bu hareket özgürlüğünü kolaylaştıran bir malzemeyi belirlemek için yapay zeka (AI) ve kristal yapı tahmin araçlarının bir kombinasyonunu kullandılar. Rosseinsky, "Orijinal fikrimiz, lityum iyonlarının aralarında hareket edebileceği geniş bir potansiyel bölge yelpazesi oluşturmak amacıyla, NiZr gibi intermetalik malzemelerin karmaşık ve çeşitli kristal yapılarından esinlenerek yeni bir yapısal iyon iletken ailesi yaratmaktı." açıklıyor. Yapay zeka ve diğer yazılım araçları, ekibin nereye bakacağını bilmesine yardımcı oldu; ancak "nihai kararlar her zaman yazılım tarafından değil, araştırmacılar tarafından veriliyordu".

Malzemeyi laboratuvarlarında sentezledikten sonra araştırmacılar, kırınım teknikleriyle yapısını, NMR ve elektriksel iletim ölçümleriyle lityum iyon iletkenliğini belirlediler. Daha sonra malzemeyi bir pil hücresine entegre ederek lityum iyon iletkenlik verimliliğini deneysel olarak gösterdiler.

Keşfedilmemiş kimyayı keşfetmek

Rosseinsky'nin araştırması, daha sürdürülebilir enerji biçimlerine geçişi destekleyecek materyalleri tasarlamaya ve keşfetmeye odaklanıyor. Bu tür araştırmalar, dijital ve otomatik yöntemler, yeni yapılara ve bağlara sahip malzemelerin keşif amaçlı sentezi ve malzemelerin gerçek dünya uygulamalarıyla hedeflenen sentezi dahil olmak üzere çok çeşitli teknikleri içerir. "Çalışmamız tüm bu yönleri bir araya getirdi" diyor.

Bilinenlerden farklı malzemeleri keşfetmenin zor olduğunu ekliyor Rosseinsky, özellikle de herhangi bir aday malzemenin laboratuvarda deneysel olarak gerçekleştirilmesi gerektiğinden. Kendisi ve meslektaşları bir malzemenin sentetik kimyasını belirledikten sonra onun elektronik ve yapısal özelliklerini ölçmeleri gerekiyor. Bu kaçınılmaz olarak disiplinler arası araştırmayı gerektirir: mevcut çalışmada Rosseinsky, Malzeme İnovasyon Fabrikası, Leverhulme Fonksiyonel Malzeme Tasarımı Araştırma Merkezi, Stephenson Yenilenebilir Enerji Enstitüsü ve Albert Crewe Merkezi ve Mühendislik Okulu hem de kendisinin Kimya Bölümü.

Daha geniş pil araştırma alanına uygulanabilir

Ekibin geliştirdiği süreç şu şekilde ayrıntılı olarak anlatılmıştır: BilimRosseinsky, pil araştırması alanında ve ötesinde uygulanabilir olabileceğini söylüyor. "Katılarda hızlı iyon hareketinin nasıl destekleneceğine ilişkin çalışmamızda elde edilen bilgiler, lityum iyon pillerde kullanılanlar dışındaki malzemeler için de geçerlidir ve iyon iletken malzemelere dayanan diğer tekniklere genelleştirilebilir" diyor. Fizik dünyası. "Bu, hidrojen üretimi için proton veya oksit iyon iletken malzemeleri ve katı hal yakıt hücrelerini veya elektrolizörlerin yanı sıra alternatif pil yapılarında sodyum ve magnezyum iletken malzemeleri içerir."

Araştırmacılar Li'nin₇Si₂S₇Ben muhtemelen yeni yaklaşımlarıyla erişilebilen birçok yeni materyalden sadece ilkiyim. Rosseinsky şu sonuca varıyor: "Hangi malzemelerin çalışılabileceğini ve bunların iyon taşıma özelliklerinin yapılarına ve bileşimlerine nasıl bağlandığını tanımlamak için yapılacak çok şey var."

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/solid-state-battery-electrolyte-makes-a-fast-lithium-ion-conductor/