– Ingenieure entwickelneineleistungsstarkeFestkörperbatteriemiteinerAnodeaus reinem Silizium
ソウル、韓国、25。 September 2021 / PRNewswire / — Ingenieure haben einen neuen Batterietyp entwickelt、der zwei vielversprechende Batterie-Teilbereiche in einer einzigen Batterievereint。 Die BatterieverwendetsowohleinenFestkörperelektrolytenalsaucheineVollsiliziumanode、was sie zu einerreinenSilizium-Festkörperbatteriemacht。 Die ersten Testrunden haben gezeigt、dass die neue Batterie sicher ist、eine lange Lebensdauer hat und eine hohe Energiedichteaufweist。 SieistvielversprechendfüreinebreitePalettevon Anwendungen、von der Netzspeicherung bis hin zuElektrofahrzeugen。
Die Batterietechnologie wird in der Ausgabe vom24。 September 2021 デア・ファッハツァイツシュリフト 科学 ベシュリーベン。 Nanoingenieure der カリフォルニア大学サンディエゴ校 Leiteten die Forschung in Zusammenarbeit mit Forschern von LG EnergySolution。
SiliziumanodensindberühmtfürihreEnergiedichte、die10-malhöheristalsdieder Graphitanoden、die in den heutigen kommerziellenLithium-Ionen-Batterienamhäufigstenverwendetwerden。 Andererseits sindSiliziumanodendafürberüchtigt、dass sie sich beim Laden und Entladen der Batterie ausdehnen und zusammenziehen und dasssiesichmitflüssigenElektrolytenabbauen。 Diese Herausforderungen habendazugeführt、dass Vollsiliziumanoden trotz der verlockenden Energiedichte nicht in kommerziellen Lithium-Ionen-Batterien eingesetztwerden。 Die neue Arbeit、die in der Fachzeitschrift 科学 veröffentlichtwurde、zeigt einenvielversprechendenWegfürVollsiliziumanodenauf– dank des richtigenElektrolyten。
「MitdieserBatteriekonfiguration betreten wirNeulandfürFestkörperbatterien、die Anoden aus Legierungen wie Silizium verwenden」、sagte ダレンHSタン、der Hauptautor derStudie。 Er hat vor kurzem seine Promotion in Chemieingenieurwesen an der UC San Diego Jacobs School of EngineeringabgeschlossenundistMitbegründerdesStart-upsUNIGRIDBattery、das diese Technologie lizenzierthat。
DienächsteGenerationvonFestkörperbatterienmithoherEnergiedichtebasiert seit jeher auf metallischem Lithium alsAnode。 DiesführtjedochzuEinschränkungenbeidenBatterieladezeitenund erfordert eine hohe Temperatur（in der Regel 60 Grad Celsius oder mehr）währenddesLadevorgangs。 DieSiliziumanodeüberwindetdieseBeschränkungenundermöglichtvielschnellereLadegeschwindigkeitenbei Raum- und Niedrigtemperaturen、währendgleichzeitighoheEnergiedichten beibehaltenwerden。
Das TeamdemonstrierteeinevollständigeZelleimLabormaßstab、die 500 Lade- und EntladezyklenmiteinerKapazitätserhaltungvon80％beiRaumtemperaturermöglicht。
シリジウム・アルス・アノード・ツム・エルザッツ・フォン・グラフィット
Siliziumanodensindnatürlichnichtneu。 Seit Jahrzehnten suchen Wissenschaftler und Batteriehersteller nach Silizium als energiereichem Material、das inLithium-Ionen-BatterienmitherkömmlichenGraphitanodengemischtwerdenoderdiesevollständigersetzenkann。 Theoretisch bietet Silizium etwadiezehnfacheSpeicherkapazitätvonGraphit。 In der Praxis haben Lithium-Ionen-Batterien、bei denen derAnodezurErhöhungderEnergiedichteSiliziumzugesetzt wurde、jedoch in der Regel mit Leistungsproblemenzukämpfen：Insbesondere ist die Anzahl der Lade- und
EinGroßteildesProblemswirddurch die Wechselwirkung zwischen SiliziumanodenunddenflüssigenElektrolyten、mit denen sie gepaart sind、verursacht。 Die SituationwirddurchdiegroßeVolumenausdehnungderSiliziumteilchenwährenddesLadensundEntladenserschwert。 DiesführtimLaufederZeitzuerheblichenKapazitätsverlusten。
„ Als Batterieforscher ist es von entscheidender Bedeutung、die Probleme im System an der Wurzel zupacken。 Bei Siliziumanoden wissen wir、dasseinesdergrößtenProblemedieInstabilitätderFlüssigelektrolyt-Grenzflächeist」、sagt シャーリー・メン、ProfessorinfürNanotechnikander UC San Diego、korrespondierende Autorin der 科学 VeröffentlichungundDirektorindesInstitute for Materials Discovery and Design an derUCサンディエゴ。 「WirbrauchteneinenvölliganderenAnsatz」、sagteMeng。
Das von der UC San Diego geleitete Team verfolgte einen anderen Ansatz：Es eliminierte den Kohlenstoff und die Bindemittel und verwendete reineSiliziumanoden。 DarüberhinausverwendetendieForscher Mikro-Silizium、das weniger bearbeitet und preiswerteristalsdashäufigerverwendeteNano-Silizium。
EinereineSolid-State-Lösung
Das Team entfernte nicht nur den gesamten Kohlenstoff und die Bindemittel von der Anode、sondernauchdenflüssigenElektrolyten。 Stattdessen verwendeten sie einen festen Elektrolyten aufSulfidbasis。 Ihre Experimente zeigten、dass dieser Festelektrolyt in BatterienmitVollsiliziumanodenäußerststabilist。
「DieseneueArbeit bieteteinevielversprechendeLösungfürdasProblemderSiliziumanode、auch wenn es noch mehr zu tun gibt」、sagte教授のShirleyMeng。 „ Ich sehe diesesProjektalsBestätigungunseresAnsatzesinder Batterieforschung hier an der UC SanDiego。 Wir verbinden strengste theoretische und ExperimentelleArbeitmitKreativitätundunkonventionellemDenken。 Wir wissen auch、wie man mit Partnern aus der Industrie zusammenarbeitet und gleichzeitig schwierigegrundlegendeHerausforderungenbewältigt。」
BisherigeBemühungenumdieKommerzialisierungvon Anoden aus SiliziumlegierungenkonzentriertensichhauptsächlichaufSilizium-Graphit-Verbundwerkstoffeoderauf die Kombination nanostrukturierter Partikel mit PolymerenBindemitteln。 Aber sie hatten immernochmitmangelnderStabilitätzukämpfen。
IndemsiedenflüssigenElektrolytengegeneinenfesten Elektrolyten austauschten und gleichzeitig den Kohlenstoff und dieBindemittelvonderSiliziumanodeentfernten、vermiedendie Forscher eine Reihe vonProblemen、die entstehen
Gleichzeitig konnte das Team durch den Wegfall des Kohlenstoffs in derAnodedenGrenzflächenkontakt（undunerwünschteNebenreaktionen）mit dem Festelektrolytenerheblich reduzieren und sodenkontinuierlichenKapazitätsverlust
DieserzweiteiligeSchrittermöglichteesdenForschern、dieVorteilederkostengünstigen、energiereichen und umweltfreundlichen EigenschaftenvonSiliziumvollauszuschöpfen。
Auswirkungen＆スピンオフKommerzialisierung
„DerFestkörper-Silizium-AnsatzüberwindetvieleEinschränkungenherkömmlicherBatterien。 DaseröffnetunspannendeMöglichkeiten、die MarktanforderungennachöheremEnergievolumen、niedrigeren Kosten und sichereren Batterien、insbesonderefürdieEnergiespeicherungim Netz、zuerfüllen」、sagte ダレンHSタン、der Erstautor der Wissenschaftlichen とはいえ。
Feste Elektrolyte auf Sulfidbasis galten oft als sehrinstabil。 Dies beruhte jedoch auf dentraditionellen thermodynamischen Interpretationen、diefürflüssigeElektrolytsystemeverwendetwurden、wasderhervorragendenkinetischenStabilitätvonFestelektrolytennichtgerechtwurde。 Das TeamsaheineMöglichkeit、diese kontraintuitive Eigenschaft zu nutzen、um eine hochstabile Anode zuschaffen。
Tan istCEOundMitbegründereinesStart-ups、UNIGRID Battery、dasdieTechnologiefürdieseSilizium-Festkörperbatterienlizenzierthat。
カリフォルニア大学サンディエゴ校のパラレルダズは、LG Energy Solutionを使用して、Grundlagenarbeit fortgesetzt、einschließlicheinerzusätzlichenForschungszusammenarbeitmitを作成しました。
„ LG Energy Solution ist hocherfreut、dass die neueste Forschung zur Batterietechnologie mit der UC San Diego es in die Fachzeitschrift 科学 geschafft hat、eine bedeutende Anerkennung」、Sagte Myung-hwan Kim、PräsidentundChief Procurement Officer bei LG EnergySolution。 「Mitdenneuesten Erkenntnissen ist LG EnergySolutionderRealisierungvonFestkörperbatterietechnikeneingroßesStücknähergekommen、unsereBatterieproduktpaletteerheblichdiversifizierenwürde。」
「AlsführenderBatterieherstellerwirdLGESseineBemühungenfortsetzen、modernste TechnikeninderSpitzenforschungfürBatteriezellendernächstenGenerationzufördern」、fügteKimhinzu。 LG Energy Solutionの帽子angekündigt、dass es seine Forschungszusammenarbeit mit der UC SanDiegoimBereichderFestkörperbatterienweiterausbauenwill。
LG EnergySolutionのOpenInnovationunterstützt、einem Programm、das Forschung imBereichBatterienaktivfördertの研究者。 LGESハットミットForschernをallerWelt zusammengearbeitet、umentsprechendeTechnikensufördernで死にます。
タイトル der Arbeit
「硫化物固体電解質によって可能になる炭素を含まない高負荷シリコンアノード」、der Ausgabe vom24。 September 2021 の 科学。
著者
ダレンHSタン, チェン・ユーティン, ヘディヤン、Wurigumula Bao、Bhagath Sreenarayanan、 ジャン=マリー・ドゥ, ウェイカン・リー, ビンギュ・ルー、ソヨンハム、バハラックサヤープール、 ジョナサン・シャーフ, エリック・A・ウー, グレイソンデイシャー, 鄭陳 と イン・シャーリー・メン vomナノエンジニアリング部門、化学工学プログラム、および持続可能な電力およびエネルギーセンター（SPEC） カリフォルニア大学サンディエゴ校 ジェイコブス工科大学; ハイアウンハン、Hoe Jin Hah、 ヘリジョン, イ・ジョンボム、フォンLGエナジーソリューション株式会社。
融資
ディーゼ研究 wurde von der Firma LG Energy Solution im Rahmen des Battery Innovation Contest（BIC）finanziellunterstützt。 ZCbedanktsichfürdieUnterstützungdurchdenStart-up-Fondsder ジェイコブスクール 工学部 カリフォルニア大学サンディエゴ校。 YSMdanktfürdiefinanzielleUnterstützungdurchdenZableEndowed ChairFund。
Informationen zu LG エナジー ソリューション
LG Energy SolutionisteinweltweitführenderAnbietervonfortschrittlichenLithium-Ionen-BatterienfürElektrofahrzeuge（EV）、Mobilitäts-undIT-Anwendungensowie Energiespeichersysteme（ESS）。 Mit 30 Jahren Erfahrung im Bereich der fortschrittlichen Batterietechnologie entwickelt sich das Unternehmen rasant in Richtung der Verwirklichung eines nachhaltigenLebens。 Mitüber24.000MitarbeiternineinemzuverlässigenglobalenNetzwerk、dassichüberdie USA、Europa、Asien und Australien erstreckt、engagiert sich LG Energy SolutionmehrdennjefürdieEntwicklunginnovativerTechnologien、die die Energie der ZukunfteinenSchrittnäherbringen。 FürweitereInformationenbesuchenSie bitte https://www.lgensol.com.
関連リンク
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出典 LGエネルギーソリューション
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