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东京理科大学探讨全固态电池的双电层动力学

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时间:1900/1/1 0:00:00

在向清洁能源过渡的过程中,全固态锂离子电池被认为是有前途的,有望在电动汽车等领域广泛应用。然而,这种电池的高表面电阻降低了它们的输出功率并影响了商业应用。

据外媒报道,研究人员将这一问题与胶体物质中出现的“双层”效应联系起来。当胶体颗粒在其表面的分散介质中吸附带负电的离子,产生负电荷时,就会发生EDL效应。东京理工大学研究员Tohru Higuchi博士表示,“这种情况发生在固体/固体电解质界面,给全固态锂电池带来了问题。”该校与日本国立材料科学研究所的研究人员一起,设计了一种新技术来定量评估固体/固体电解液界面的EDL效应。研究人员使用基于全固态氢终端金刚石的EDL晶体管进行霍尔测量和脉冲响应测量,以确定EDL的充电特性。研究人员在H-金刚石和锂固体电解质之间插入了一层纳米厚度的铌酸锂或磷酸锂中间层,以研究这两层之间界面处EDL效应的电响应。电解质成分确实在电极界面附近的小区域内影响EDL效应。当在电极/固体电解质界面之间引入某种电解质作为中间层时,可以降低EDL效应。与铌酸锂/H-金刚石界面相比,磷酸锂/H-钻石界面的EDL电容要大得多。研究人员还解释了如何提高ASS-EDL充电的切换响应时间。Higuchi博士表示:“EDL已被证明会影响开关性能。控制EDL的电容可以大大提高ASS-EDL充电的开关响应时间。我们利用场效应晶体管电子层中金刚石的非离子磁导率特性,将其与各种锂导体相结合。“中间层具有加速和减慢EDL充电速度的作用。EDLT的电响应时间变化很大,从大约60毫秒到大约230微秒不等。然而,该团队证明,EDL充电速率的控制超过了两个数量级并改善其充电特性。Higuchi博士表示,“锂离子导电层的研究成果对提高界面电阻具有重要意义。未来,它们可能有助于实现具有优异充放电特性的全固态电池。”总之,这是控制ASS-LIB界面电阻的重要一步,扩展了其在许多应用中的可行性。

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