Forschung und Entwicklung von hochenergetischen festen Lithium-Ionen-Batterien

Dieses Verfahren kann die Entwicklung von Hochenergie-Festkörper-lithiumbatterien sowie anderen energiespeicher- und -übertragungsvorrichtungen (wie Brennstoffzellen) beschleunigen.

Die neue Methode basiert auf der Art des Gitters fester Lithiumionenleiter, die mit der Hemmung der Ionenmigration verbunden ist, und hilft bei der Suche nach neuen Materialien mit verbesserter Ionenmobilität, die ein schnelles Laden und Entladen unterstützen. Gleichzeitig kann dieses Verfahren verwendet werden, um die Reaktivität des Materials und der Batterieelektrode zu verringern und dadurch deren Lebensdauer zu verkürzen. Bessere Ionenmobilität und geringere Reaktivität, diese beiden Eigenschaften schließen sich häufig gegenseitig aus.

Die ursprüngliche Idee des MIT-Teams bestand darin, Wasserzersetzungskatalysatoren zu verstehen, zu steuern und auf die Ionenleitung anzuwenden. Dieser Prozess ist nicht nur der Kern von wiederaufladbaren Batterien, sondern auch der Kern anderer Schlüsseltechnologien wie Brennstoffzellen und Entsalzungssysteme. Die Forscher beobachteten eine gute Korrelation zwischen den ermittelten Gittereigenschaften und der Leitfähigkeit von Lithiumionenleitermaterialien. Die Schwingungsfrequenz von Lithium selbst kann durch Einstellen seiner Gitterstruktur und Verwendung chemischer Ersatzstoffe oder Verfälschungsmittel geschickt geändert werden.

Die Forscher sagen, dass der neue Ansatz ein leistungsfähiges Werkzeug für die Entwicklung neuer Materialien mit besserer Leistung darstellen könnte, was die Lagerkapazität und Sicherheit erheblich erhöhen könnte. Die Technologie eignet sich auch zur Analyse von Materialien für andere elektrochemische Prozesse wie Festoxidbrennstoffzellen, Membranentsalzungssysteme oder sauerstoffproduzierende Reaktionen. Das Projekt wurde von BMW, der National Science Foundation und dem US-Energieministerium unterstützt.

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