Para ilmuwan di AS menggunakan teknik pencitraan canggih untuk mengamati cacat yang sebelumnya tidak diketahui dalam struktur kristal elektrolit solid-state. Para ilmuwan berteori bahwa cacat ini dapat memainkan peran penting dalam kinerja elektrolit, dan bahwa merancangnya dengan lebih hati-hati ke dalam material dapat memberikan hasil yang mengesankan.
May 12, 2021
Meskipun baterai solid-state telah menarik perhatian industri penyimpanan energi, aplikasi komersialnya sejauh ini sangat terbatas, dan ada banyak bahan potensial yang berbeda untuk menggantikan elektrolit cair yang digunakan dalam baterai lithium-ion saat ini dalam berbagai tahap. jalur penyelidikan ilmiah dan potensi komersialisasi.
Para ilmuwan yang dipimpin oleh Cornell University di AS melihat lebih dekat pada salah satu bahan tersebut, dimungkinkan oleh teknik pencitraan terbaru yang dilakukan di fasilitas sumber cahaya sinkrotron Argonne National Laboratory, Advanced Photon Source.
Kelompok ini bekerja dengan sampel lithium lantanum zirkonium oksida (LLZO) yang didoping aluminium. Meskipun bahan oksida dianggap lebih menantang daripada sulfida atau polimer dalam hal produksi komersial, oksida juga memiliki potensi. Dan para peneliti Cornell menyatakan bahwa LLZO telah menjanjikan dengan konduktivitas ionik yang tinggi dan sifat stabilitas yang baik.
Cacat kristal
Setelah mensintesis sampel LLZO, kelompok tersebut menuju ke Sumber Foton Lanjutan di mana mereka menggunakan teknik yang disebut pencitraan Difraksi Koheren Bragg, untuk menyinari berkas sinar-X ke butir berukuran satu mikron dari bahan dan membuat gambar 3D dari bahan tersebut. struktur dalam. Hasil lengkap dari eksperimen ini dapat ditemukan di kertas X-ray Nanoimaging of Crystal Defects in Single Grains of Solid-State Electrolyte Li7–3xAlxLa3Zr2O12, yang diterbitkan di Nano Letters.
“Elektrolit ini dianggap sebagai kristal sempurna,” kata peneliti Cornell Yifei Sun. “Tapi yang kami temukan adalah cacat seperti dislokasi dan jarak-jarak butir yang belum pernah dilaporkan sebelumnya.” Pekerjaan lebih lanjut bahwa proses doping material dengan aluminium bertanggung jawab atas banyak dislokasi dan batas ini, dan dapat menginformasikan pengembangan baterai solid-state di masa depan.
Kelompok ini sekarang merencanakan penelitian lebih lanjut untuk memahami bagaimana cacat ini mempengaruhi mekanisme yang bekerja di baterai saat charges and discharges, dan juga apakah mereka dapat mengontrol pertumbuhan cacat ini untuk mendapatkan keuntungan lebih lanjut. “Sekarang kami tahu persis apa yang kami cari, kami ingin menemukan cacat ini dan melihatnya saat kami mengoperasikan baterai,” kata ilmuwan senior grup tersebut, Andrej Singer. “Kami masih jauh dari itu, tetapi kami mungkin berada di awal perkembangan baru di mana kami dapat dengan sengaja merancang cacat ini untuk membuat bahan penyimpanan energi yang lebih baik.”
artikel: Exploring defects in a solid-state electrolyte
SANTRI PUNYA CERITA 