Хятадын Шинжлэх Ухаан Технологийн Их Сургуулийн (USTC) профессор Ма Чен тэргүүтэй судлаачдын баг шинэ төрлийн хатуу төлөвт электролитийг бүтээсэн нь литийн батерейны технологийн салбарт ихээхэн ахиц дэвшил гарсныг харуулж байна.
Бүх хатуу төлөвт литийн батерейнууд (ASSLBs) нь автомашины үйлдвэрлэлд хувьсгал хийх боломжтой цахилгаан тээврийн хэрэгслийн ирээдүй гэж нэрлэгддэг. Эдгээр батерейнууд нь одоогийн арилжааны лити-ион батерейгаас хэд хэдэн давуу талтай. Эдгээрийн гол зүйл бол эдгээр батерейны аюулгүй байдлыг мэдэгдэхүйц сайжруулсан явдал бөгөөд энэ нь одоо байгаа лити-ион батерейны аюулгүй байдлын асуудалд анхаарал хандуулдаг. Нэмж дурдахад ASSLB нь эрчим хүчний нягтралыг нэмэгдүүлэх өндөр чадамжтай байдаг.
Функциональ ASSLB-ийн бүтээн байгуулалт нь тохирох хатуу төлөвт электролитийн хэрэглээнээс ихээхэн хамаардаг. Одоогийн байгаа өндөр хүчин чадалтай хатуу төлөвт электролитүүд нь арилжааны зориулалтаар ашиглахад ерөнхийдөө хэт өндөр өртөгтэй байдаг тул энэ нь сорилт үүсгэдэг.
Энэ асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд судалгааны баг литийн циркони оксихлорид (LZCO) гэгддэг шинэ төрлийн хатуу төлөвт электролитийг амжилттай бүтээжээ. Энэхүү шинэ электролитийн чухал давуу талуудын нэг нь хямд өртөгтэй бөгөөд энэ нь литийн гидроксидын моногидрат, лити хлорид, циркониум хлорид зэрэг хямд, өргөн тархсан нэгдлүүдээс нийлэгжүүлж чаддагтай холбоотой юм. Үүний үр дүнд LZCO-ийн үйлдвэрлэлийн өртөг нь кг тутамд 11.60 доллар хүртэл бага байж болох бөгөөд энэ нь ихэвчлэн нэг кг нь 190 доллараас дээш үнэтэй өндөр хүчин чадалтай сульфид ба хлоридын хатуу төлөвт электролитийн багахан хэсэг юм.
Лити циркони оксихлорид нь өрсөлдөхүйц гүйцэтгэлийн түвшинг санал болгодог. Жишээлбэл, электролит нь тасалгааны температурт ионы дамжуулалтыг 2.42 мС см-1 хүртэл харуулдаг бөгөөд энэ нь өнөөг хүртэл бүх төрлийн хатуу төлөвт электролитүүдийн дунд бүртгэгдсэн хамгийн өндөр дамжуулалтын нэг юм. Нэмж дурдахад LZCO нь гайхалтай шахагдах чадвартай бөгөөд 94.2 МПа-аас бага нягтралтай бараг 300% хүрч, ижил даралтын түвшинд ихэвчлэн 90% -иас бага байдаг сульфид ба хлоридын хатуу төлөвт электролитийн шахалтын чадвараас давж гардаг.
Туршилтын үр дүнд LZCO-ийн гүйцэтгэл нь хамгийн дэвшилтэт сульфид ба хлоридын хатуу төлөвт электролиттэй ижил түвшинд байгааг харуулж байна. LZCO-ийн бүтээсэн никельээр баялаг давхаргатай катодоор сайжруулсан ASSLB нь онцгой тогтвортой байдлыг харуулсан бөгөөд 2,000 минутын хурдан цэнэглэх нөхцөлд туршихад өрөөний температурт 12 гаруй циклийг гүйцэтгэх боломжтой байсан.
Энэхүү шинэ материалыг бүтээсэн нь хэмнэлттэй, үр ашигтай хатуу төлөвт электролитийг хөгжүүлэхэд чухал ахиц дэвшил юм. Энэхүү нээлт нь бүх хатуу төлөвт литийн батерейг худалдаанд гаргах хэтийн төлөвийг улам ойртуулж, ойрын ирээдүйд цахилгаан автомашины үйлдвэрлэлийг динамикаар өөрчлөхийг амлаж байна.