يحل الصفيح السيليكون محل الجرمانيوم: الشوارد الصلبة تقلل من تكاليف بطارية الليثيوم

وفقًا لتقارير وسائل الإعلام الأجنبية ، قام باحثو معهد طوكيو للتكنولوجيا بتطوير برنامج جديد للتكنولوجيا-يمكن للكهارل الصلب الخالي من الجرمانيوم أن يقلل من تكلفة بطاريات الليثيوم الصلبة ، ويلتزم بالتكنولوجيا المطبقة على السيارة الكهربائية والاتصالات وغيرها من الصناعات .

بالكهرباء الصلبة الخالية من الجرمانيوم

نشر الفريق ورقة في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية (ACS) ، "كيمياء المواد" ، وهي تقنية تستخدم القصدير والسيليكون لاستبدال عنصر الجرمانيوم في الشوارد الصلبة لأن موادتين أكثر استقرارًا كيميائيًا. تزيد المادة الجديدة من الموصلية الأيونية الليثيوم مقارنةً بالكهرباء السائل. وتعليقًا على أبحاثه ، قال Ryoji Kanno وزملاؤه: "هذا المنحل بالكهرباء الصلب خالي من الجرمانيوم ويمكن استخدامه في جميع بطاريات الحالة الصلبة في المستقبل."

من المتوقع أن تتنافس أنظمة البطارية ذات الحالة الصلبة ذات الشوارد الصلبة (SES) على جيل جديد من البطاريات. تشير التقديرات إلى أن هذه البطاريات يمكن أن توفر طاقة كبيرة ، وكثافة عالية الطاقة ، والأداء المستقر ، وأداء السلامة أيضًا. تتمتع موصلات الليثيوم أيون المستندة إلى الكبريتيد بنوافذ كهروكيميائية عالية (تُعرف أيضًا باسم "النوافذ الكهروكيميائية") وخصائص ميكانيكية جيدة. تحقيقًا لهذه الغاية ، تقوم العديد من الوكالات الآن بتطوير المنحل بالكهرباء الصلبة.

LI10GEP2S12 (LGPS) هو عضو جديد في عائلة منتج الكبريت البلوري مع الموصلية الكهربائية 1.2 × 10 -2 S CM -1 ، مماثلة للكهارل السائل العضوي. بطارية جميع الصلبة LICOO2 / LGPS / in؟ LI باستخدام LGPS Electrolete ، فإن أداء الشحن والتفريغ جيد جدًا. ومع ذلك ، فإن Germanium مكلفة نسبيًا أو سيحد من الاستخدام الواسع للمواد LGPS.

يعد نوع التركيب البلوري أيضًا عاملاً مهمًا في تصميم موصل ليثيوم أيون. إذا كانت بنية أنواع مختلفة من المواد متشابهة ، وتوصيل العالي الصلب ، فستكون المادة الجديدة خصائص موصلة أفضل. معدل انتشار أيون الليثيوم لهيكل نوع LGPS مرتفع. في المستقبل ، يمكن استخدام كل من المواد القائمة على الجرمانيوم القائمة على الجرمانيوم وخالية من الجرمانيوم ككهارل صلبة وذات استخدام عملي.

يسمى الترتيب الذري للمواد الجديدة LSSPs. تستخدم المادة الجديدة الخالية من الجرمانيوم النتيجة LI10.35 [SN0.27SI1.08] P1.65S12 (LI3.45 [SN0.09SI0.36] P0.55S4.