- Les ingénieurs créent une 배터리 고급 성능 반도체 avec une anode en silicium pur
서울, 코레 뒤 쉬, 27년 2021월 XNUMX일 /PRNewswire/ — Les ingénieurs ont crée un nouveau type de battery qui réunit deux sous-domaines prometteurs en une seule 배터리. La battery는 à la fois un électrolyte semi-conducteur et une anode entièrement en silicium, ce qui en fait une battery entièrement à semi-conducteurs en silicium을 활용합니다. Les premières séries de tests montrent que la nouvelle battery est sûre, Durable et à haute densité énergétique. Il est prometteur pour un large éventail d'applications, du stockage sur réseau aux véhicules électriques.
La technologie des 배터리 est décrite dans le numéro du 24 2021월 XNUMX de la revue 과학. Des nano-ingénieurs de l'Université de Californie à 샌디에고 ont dirigé les recherches, en 협력 avec des chercheurs de LG Energy Solution.
Les anodes en silicium sont reputées pour leur densité énergétique, qui est 10 fois supérieure à celle des anodes en graphite le plus souvent utilisées dans les 배터리 리튬 이온 상업 광고. D'autre part, les anodes en silicium sont tristement célèbres pour leur dilatation et leur reduction lors de la charge et de la décharge de la battery, ainsi que pour leur dégradation au contact d'electrolytes liquides. Ceshardés ont empêché les anodes entièrement en silicium d'être utilisées dans les battery Commerciales au 리튬 이온, malgré leur séduisante densité énergétique. 레 누보 트라보 퓌블리에 당 과학 offrent une voie prometteuse pour les anodes entièrement en silicium, grâce au bon electrolyte.
« Avec cette configuration de battery, nous ouvrons un nouveau territoire pour les 배터리 semi-conductrices utilisant des anodes en alliage comme le silicium », 선언 대런 HS 탄, l'auteur principal de l'article. San Diego et a cofondé une startup, UNIGRID Battery, qui a obtenu une license pour cette technologie.
La future génération de battery semi-conductrices à haute densité d'énergie a toujours reposé sur le 리튬 금속 comme anode. Mais cela 부과 데 제한 sur les taux de charge de la 배터리 et la nécessité d'une température élevée (généralement 60 degrés ou plus) 펜던트 라 충전. L'anode de silicium surmonte ces limites, permettant des taux de charge beaucoup plus 급류 à des températures ambiantes basses, tout en maintenant des densités d'énergie élevées.
L'équipe a fait la démonstration en labatoire d'une 배터리 qui permet d'effectuer 500 주기 de charge et de décharge avec une conservation de 80 % de la capacité à température ambiante, ce qui représente un progrès passionnaut pour les a silicium et des 배터리 반도체.
Le silicium comme anode pour remplacer le 흑연
Les anodes en silicium, bien sûr, ne sont pas nouvelles. Pendant des décennies, les scientifiques et les fabricants de 배터리 ont considéré le silicium comme un matériau à forte densité énergétique à mélanger avec les anodes en graphite Conventionnelles des 배터리 리튬 이온, èremplacer complel . Theoriquement, le silicium offre environ dix fois la capacité de stockage du graphite. Dans la pratique, cependant, les 배터리 리튬 이온 보조 장치 on a ajouté du silicium à l'anode pour Augmenter la densité d'énergie souffrent généralement de problèmes de performance dans des condition réelles : en particulier, pe la nombre de 배터리 être chargée et déchargée toout en maintenant ses performance n'est pas assez élevé.
Une grande partie du probleme est causée par l'interaction entre les anodes de silicium et les électrolytes liquides avec lesquels elles ont été couplées. 라 시츄에이션 에 랑듀 플러스 콤플렉스 파 라 포르테 익스팬션 뒤 볼륨 데 입자 드 실리시움 펜던트 라 차지 에 라 데차지. Cela entraîne de graves pertes de capacité au fil du temps.
« En tant que chercheurs sur les battery, il est essentiel de s'attaquer aux problèmes fondamentaux du système. 규소 용액을 붓다, nous savons que l'un des principaux problèmes est l'instabilité de l'interface de l'electrolyte liquide », a déclaré 셜리 멩, UC San Diego의 nano-ingénierie à professeur de l'article de 작가 특파원 과학 et directeur de l'Institute for Materials Discovery and Design à UC San Diego. « Nous avions besoin d'une approche totalement différente », déclaré Meng.
En effet, l'équipe dirigée par l'UC San Diego a Adopté une Approche différente : elle a éliminé le carbone et les liants pour passer à des anodes entièrement en silicium. En outre, les chercheurs ont utilisé du micro-silicium, qui est moins transformé et moins cher que le nano-silicium plus souvent utilisé.
유니솔리드 솔루션
En plus de 퇴직자는 le carbone et les liants de l'anode, l'équipe a également retiré l'électrolyte liquide. Ils ont plutôt utilisé un électrolyte solide à base de sulfate. Leurs expériences ont montré que cet électrolyte solide est extremement stable dans les 배터리 avec des anodes entièrement en silicium.
« Ce nouveau travail offre une solution prometteuse au problème de l'anode de silicium, bien qu'il reste encore du travail à Faire », a declaré le professeur 셜리 멩, « Je vois ce projet comme une validation de notre approche de la recherche sur les 배터리 ici à l'UC San Diego. Nous associons les travaux théoriques et expérimentaux les plus rigoureux à la créativité et à une reflexion hors des sentiers battus. Nous savons aussi comment interagir avec les partenaires de l'industrie tout en related des défis fondamentaux difficiles. »
더 많은 노력을 기울이고 있습니다. 양극과 결합된 규소 결합 집중 집중, 규소-흑연 복합 재료, 입자 결합 나노 구조 avec des liants polymères. Mais ils ont toujours été faces à une faible stabilité.
En échangeant l'electrolyte liquide contre un électrolyte solide, et en même temps en enlevant le carbone et les liants de l'anode de silicium, les chercheurs ont évité une série de défis connexes son qui se Posentlyte 리퀴드 오르가니크 펜던트 퀘라 배터리 기능.
En même temps, en éliminant le carbone dans l'anode, l'équipe a réduit considérablement le contact interfacial (et les réactions secondaires indésirables) avec l'electrolyte solide, évitant ainsi éiteu 지속적 에비탕 .
Ce mouvement en deuxpartys a permis aux chercheurs de récolter pleinement les bénéfices des Propétés du silicium à faible coût, à haute énergie et respectueuses de l'environnement.
Impact et Commercialization des produits dérives
« L'approche du silicium à l'état solide permet de surmonter de nombreuses limits des 배터리 규칙. Il nous offre des events intéressantes de répondre à la demande du Marché pour une énergie volumétrique plus élevée, des coûts réduits et des battery plus sûres, en particulier pour le stockage de l'énergie éclar é réseau » 대런 HS 탄, 르 프리미어 autur de l'article sur la 과학.
on souvent cru que les électrolytes solides à base de sulfate étaient très instables. Toutefois, cette démarche était fondée sur les interprétations thermodynamiques Traditionalnelles utilisées dans les systèmes à électrolyte liquide, qui ne tenaient pas compte de l'excellente stabilité solides cinétique des électrolyte stabilité L'équipe a vu une opportunité d'utiliser cette propriété contre-intuitive pour créer une anode hautement stable.
M. Tan est le PDG et le cofondateur d'UNIGRID Battery ; une startup qui a obtenu une license pour la technologie de ces battery entièrement solides en silicium.
En parallèle, des travaux fondamentaux connexes se poursuivront à l'UC San Diego, y compris une collaboration de recherche supplémentaire avec LG Energy Solution.
« LG Energy Solution se réjouit que les dernières recherches sur la technologie des battery menées en collaboration avec l'UC San Diego aient été publiées dans la revue 과학, ce qui constitue une reconnaissance significative », 선언문 김명환, Président et Director Approvisionnements de LG Energy Solution. « Grâce à cette dernière découverte, LG Energy Solution est beaucoup plus proche de la réalisation de technologies de 배터리 요소 반도체, ce qui diversifierait considerablement notre gamme de produits de 배터리. »
« En tant que Fabricant de 배터리 드 프리미어 플랜, LGES의 푸어수이브라 세스 노력은 더 나은 기술을 위해 노력합니다. LG Energy Solution a déclaré qu'elle prévoit d'étendre davantage sa collaboration de recherche sur les 배터리 반도체 avec UC San Diego.
L'étude a été soutenue par le program LG 에너지 솔루션의 오픈 이노베이션, un program qui soutient activement la recherche sur les battery. LGES a travaillé avec des chercheurs du monde entier pour promouvoir des technologies connexes.
기사 제목
« 황화물 고체 전해질에 의해 활성화된 무탄소 고부하 실리콘 양극 », dans le numéro du 24년 2021월 XNUMX일 과학.
작가:
대런 HS 탄, 첸 유팅, 양헤디, Wurigumula Bao, Bhagath Sreenarayanan, 장 마리 두, 리 웨이캉, 루빙규, 함소연, 바하락 사야푸르, 조나단 샤프, 에릭 A. 우, 그레이슨 다이셔, 첸 젱 et 잉 셜리 멩 du département de NanoEngineering, Program de génie chimique, et Sustainable Power & Energy Center (SPEC) Université de Californie San Diego Jacobs School of Engineering ; 한혜은, 하회진, 정혜리, 이정범, de LG에너지솔루션(주)
재정 :
Cette étude a été financée par la société LG Energy Solution dans le cadre du program 배터리 혁신 경연대회(BIC). ZC est 정찰 뒤 금융 accordé par le fonds de démarrage de la 야곱 학교 공학 de l'Université de Californie à 샌디에고. YSM 정찰 뒤 재정 accordé par le Zable Endowed Chair Fund.
À LG 에너지 솔루션 제안
LG Energy Solution est un Leader mondial dans le domaine des 배터리 리튬 이온 드 포인트 푸어 레스 차량 ELECTRIQUES(EV), les Applications de mobilité et d'informatique, et les systèmes de stockage d'énergie(ESS). Forte de 30 ans d'expérience dans la technologie avancée des battery, elle poursuit sa croissance Rapide vers la réalisation d'une vie 내구성. Avec plus de 24 000 employee travaillant au sein de son solide réseau mondial qui s'étend aux États-Unis, en 유럽, en Asie et en Australie, LG Energy Solution est plus engageée que jamais dans le développement de technologies innovantes qui rapprocheront l'énergie du futur. 푸어 en savoir plus, 랑데뷰 쉬르 사이트 https://www.lgensol.com.
관련 링크
https://www.lgensol.com/en/index
출처 LG에너지솔루션
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