Pesquisadores estão desenvolvendo tecnologia de produção de dissulfeto de silício ideal para aumentar o desempenho da bateria de estado sólido

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Estudos sobre o SiS ideal2 Tecnologia de produção como título do artigo publicado na Journal of Materials Chemistry A. Crédito da foto: Korea Electrotechnology Research Institute

Uma equipe liderada pelo Dr. Ha Yoon-Cheol, pesquisador sênior do Next Generation Battery Research Center no Korea Electrotechnology Research Institute (KERI), e o Dr. Cheol-Min Park, professor da Escola de Ciência e Engenharia de Materiais do Instituto Nacional de Tecnologia de Kumoh (KIT), desenvolveu um dissulfeto de silício de baixo custo (SiS2) para eletrólitos de estado sólido (tipo argirodita) que têm o potencial de acelerar a comercialização de baterias totalmente em estado sólido (ASSBs).

Os ASSBs substituem os eletrólitos líquidos que transferem íons entre o ânodo e o cátodo por um sólido menos suscetível a incêndio ou explosão. No entanto, muitos desafios permanecem para alcançar a comercialização, por exemplo, dificuldades no processamento e produção em massa, alto custo de materiais, etc. Muitos grupos de pesquisa em todo o mundo estão trabalhando duro para enfrentar esses desafios, e KERI também mostrou vários sucessos.

Neste estudo, a equipe liderada pelo Dr. Ha para dissulfeto de silício. É bem conhecido na comunidade científica que a adição de dissulfeto de silício a eletrólitos sólidos para ASSBs ajuda a melhorar a condutividade iônica e a estabilidade à umidade. No entanto, a síntese de dissulfeto de silício a partir de enxofre e silício requer uma alta temperatura de reação, resultando em flutuações na pressão de vapor do enxofre, tornando o processo de produção de dissulfeto de silício particularmente difícil. Por causa disso, o dissulfeto de silício é um material muito caro, custando atualmente cerca de 1,7 milhão de KRW por 20 gramas.

A KERI desenvolveu uma tecnologia de processamento para a produção ideal de dissulfeto de silício e abriu caminho para sua aplicação em eletrólitos sólidos para ASSBs. A equipe conseguiu criar condições de síntese otimizando o arranjo de pó de enxofre e silício e criando um ambiente perfeitamente vedado para suportar a pressão de vapor do enxofre a 800 graus de temperatura de reação. A qualidade do produto resultante era comparável aos produtos disponíveis comercialmente. A equipe fez eletrólitos de estado sólido usando seu dissulfeto de silício e descobriu que exibia mais que o dobro da condutividade iônica e estabilidade à umidade. Além disso, o processo simplificado ajudará a simplificar a produção e reduzir os custos de produção.

“Muitos pesquisadores nacionais e estrangeiros fizeram esforços para lidar com o aumento da pressão de vapor do enxofre, que exigiu o uso de matérias-primas caras ou o estabelecimento de processos especiais”, disse o Dr. Ha. “As conquistas ajudarão a tornar o dissulfeto de silício para eletrólitos sólidos mais barato e fácil de produzir.”

A equipe também aplicou o novo dissulfeto de silício como um material ativo de ânodo para baterias de íon-lítio baseadas em eletrólito líquido e, pela primeira vez, identificou a destruição e restauração de estruturas em camadas durante o carregamento e o descarregamento. As descobertas da equipe de seu estudo de dissulfeto de silício foram publicadas como um artigo de capa na edição mais recente do Journal of Materials Chemistry A.

Mais Informações:
Ki-Hun Nam et al, dissulfeto de silício para baterias de íons de lítio de alto desempenho e eletrólitos de estado sólido, Journal of Materials Chemistry A (2023). DOI: 10.1039/D2TA08877K

Informações do jornal:
Journal of Materials Chemistry A


Fornecido pelo Conselho Nacional de Pesquisa de Ciência e Tecnologia

By Carlos Henrique

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