Kylmä sintraus ratkaisee akun haasteen
Matalan lämpötilan menetelmä turvallisempien, korkean suorituskyvyn kiinteiden olosuhteiden paristojen luomiseksi, mahdollisesti energian varastoinnin muuttamiseksi kaikessa älypuhelimista sähköajoneuvoihin.
Seuraavan sukupolven energian varastointiin lupaavassa harppauksessa Penn Staten tutkijat etenevät kiinteän tilan akkutekniikassa, joka voisi korvata puhelimista, kannettavista ja sähköajoneuvoista löytyvät perinteiset-usein vaaralliset-litium-ioni-akut.
Teollisuuden ja valmistustekniikan apulaisprofessori Hongtao Sunin johtama ryhmä keskittyy solid-state-elektrolyytteihin (SSES), jotka korvaavat syttyvät nestemäiset elektrolyyttit tavanomaisissa paristoissa.SSE: t tarjoavat erinomaisen lämmönvakauden ja turvallisuuden, mutta historiallisesti niitä on ollut vaikea tuottaa korkeiden prosessointilämpötilojen ja huonon johtavuuden vuoksi.
Tämän ratkaisemiseksi Sunin joukkue käytti tekniikkaa, joka tunnetaan nimellä kylmä sintraus-matalan lämpötilan prosessi, joka puristaa keraamiset jauheet tiheisiin muotoihin paineen ja pienen määrän liuotinta.Tämä menetelmä antoi tutkijoille mahdollisuuden luoda uusi keraaminen polymeerikomposiitti SSE, nimeltään LATP-PILG, yhdistämällä poly-ionisen nestegeelin (PILG) korkea johtavuus keraamisen LATP: n stabiilisuuteen."Perinteinen sintraus vaatii lämpötiloja lähellä 1 000 ° C: ta", Sun selitti, "mutta kylmä sintraus antaa meidän pitää sen noin 150 ° C: seen. Se on riittävän alhainen, jotta polymeerikomponentit säilyttäisivät keraamisen tiivistämisen."
Suuri innovaatio on siinä, kuinka ryhmä käsitteli ionin kuljetuskysymyksiä.Yleensä keraamisten materiaalien vilja -rajat estävät johtavuutta.Mutta integroimalla PILG viljarajoihin, he loivat suunnitellut reitit, jotka parantavat ionista liikettä ja vähentävät energian menetystä.Tuloksena olevassa komposiittisessa SSE: ssä ei vain ylpeitä korkean huoneenlämpötilan johtavuudesta, vaan tukee myös leveämpää jänniteikkunaa (0-5,5 volttia) verrattuna nestemäisten elektrolyyttien tyypillisiin 0-4 voltiin.Tämä tarkoittaa, että paristot voivat käyttää korkeajännitekatdeja ja tuottaa enemmän energiaa.
Tulevaisuuteen Sun suunnittelee laajoja sovelluksia kylmän sintrauksen ulkopuolelle - puolijohteiden valmistus- ja yleiskeramiikan käsittelyyn."Seuraava askel on kestävän, skaalautuvan tuotantomallin kehittäminen", hän sanoi."Siellä tämän tekniikan tulevaisuus on."