Can the resistance be removed by heating? Japanese scientists break through key bottleneck all-solid-state battery is one step closer to application

เผยแพร่แล้ว: Jan 7, 2022 15:48
Can the resistance be removed by heating? Japanese scientists break key bottleneck all-solid-state battery is one step closer to application] with researchers at Tokyo Institute of Technology, Iron and Steel Institute (AIST) and Yamagata University launching a strategy to restore their low resistance, all-solid-state battery is now one step closer to becoming the next generation of main battery. They also explored potential reduction mechanisms, paving the way for a better understanding of the basic working principles of all-solid-state lithium batteries.

With researchers at the Tokyo Institute of Technology, the Iron and Steel Association (AIST) and Yamagata University launching a strategy to restore their low resistance, all-solid-state batteries are now one step closer to becoming the next generation of main batteries. They also explored potential reduction mechanisms, paving the way for a better understanding of the basic working principles of all-solid-state lithium batteries.

All-solid-state lithium battery has become a new craze in the field of material science and engineering, because traditional lithium-ion batteries can no longer meet advanced technical standards, such as electric vehicles requiring high energy density, fast charging and long cycle life. All-solid-state batteries use solid electrolytes instead of liquid electrolytes in traditional batteries, which not only meet these standards, but also can be fully charged in a short time, so it is relatively safer and more convenient.

However, solid electrolytes have their own challenges. The results show that there is a large resistance at the interface between the positive electrode and the solid electrolyte, and its source is not clear. In addition, when the electrode surface is exposed to air, the resistance increases, and the capacity and performance of the battery decrease. Although scientists have tried many ways to reduce the resistance, they have never been able to reduce the resistance to 10 Ω cm2, which is the interface resistance reported when it is not exposed to air.

Recently, a team of researchers from Japan may have finally found a way to solve these problems, which was published in the journal (ACS Applied Materials & Interfaces of the American Chemical Society Applied Materials and Interfaces. The team was able to identify strategies to effectively restore low interface resistance and reveal the mechanism of resistance reduction, providing valuable insights for the manufacture of high-performance all-solid-state batteries.

image

First, the team prepared a thin film battery consisting of a lithium negative electrode, a LiCoO2 positive electrode and a Li3PO4 solid electrolyte. Before completing the battery production, the team exposed the surface of LiCoO2 to air, nitrogen (N2), oxygen (O2), carbon dioxide (CO2), hydrogen (H2) and water vapor (H2O) for 30 minutes.

To their surprise, they found that the performance of batteries exposed to N2, O2, CO2 and H2 did not decline compared with unexposed batteries. Professor Hitosugi said, "only water vapor can strongly degrade the Li3PO4-LiCoO2 interface and significantly increase its resistance, which is more than 10 times higher than that of the unexposed interface."

image

The team then carried out a process called annealing, in which the sample was heat-treated in the form of a battery at 150 °C for an hour, depositing negative electrodes. Surprisingly, this reduces the resistance to 10.3 Ω cm2, which is comparable to that of an unexposed battery.

Through numerical simulations and cutting-edge measurements, the team then revealed that the reduction may be attributed to the spontaneous removal of protons from the LiCoO2 structure during annealing. "our research shows that protons in the LiCoO2 structure play an important role in the recovery process," the researchers said. We hope that the elucidation of these interface microscopic processes will help to expand the application potential of all-solid-state batteries. "

คำชี้แจงแหล่งที่มาของข้อมูล: นอกจากข้อมูลที่เปิดเผยต่อสาธารณะแล้ว ข้อมูลอื่นๆ ทั้งหมดได้รับการประมวลผลโดย SMM จากข้อมูลสาธารณะ การสื่อสารกับตลาด และการพึ่งพาแบบจำลองฐานข้อมูลภายในของ SMMข้อมูลเหล่านี้มีไว้เพื่ออ้างอิงเท่านั้น ไม่ถือเป็นข้อเสนอแนะในการตัดสินใจ

หากมีข้อสงสัยหรือต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติม กรุณาติดต่อ: lemonzhao@smm.cn
หากต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการเข้าถึงรายงานการวิจัยของเรา โปรดติดต่อ:service.en@smm.cn
ข่าวที่เกี่ยวข้อง
แบตเตอรีเกรดลิเทียมซัลไฟด์: ไตรมาส 4 จะเห็นการพุ่งขึ้นหรือไม่?
16 ชั่วโมงที่แล้ว
แบตเตอรีเกรดลิเทียมซัลไฟด์: ไตรมาส 4 จะเห็นการพุ่งขึ้นหรือไม่?
อ่านเพิ่มเติม
แบตเตอรีเกรดลิเทียมซัลไฟด์: ไตรมาส 4 จะเห็นการพุ่งขึ้นหรือไม่?
แบตเตอรีเกรดลิเทียมซัลไฟด์: ไตรมาส 4 จะเห็นการพุ่งขึ้นหรือไม่?
ประเด็นสำคัญล่วงหน้า: การพุ่งขึ้นในไตรมาส 4 ไม่น่าจะเกิดขึ้น แต่เราคาดว่าจะมีการเติบโตปานกลางอย่างต่อเนื่อง ผลผลิตรายเดือนน่าจะทรงตัวอยู่ในช่วง 9–10 ตัน ซึ่งเป็นการเพิ่มขึ้นเล็กน้อยจากไตรมาส 3 ไม่ใช่การก้าวกระโดดครั้งใหญ่
16 ชั่วโมงที่แล้ว
การวิเคราะห์การผลิตลิเทียมซัลไฟด์เกรดแบตเตอรี่เดือนสิงหาคม: ไตรมาส 4 จะเห็นการพุ่งขึ้นหรือไม่? [บทวิเคราะห์ SMM]
16 ชั่วโมงที่แล้ว
การวิเคราะห์การผลิตลิเทียมซัลไฟด์เกรดแบตเตอรี่เดือนสิงหาคม: ไตรมาส 4 จะเห็นการพุ่งขึ้นหรือไม่? [บทวิเคราะห์ SMM]
อ่านเพิ่มเติม
การวิเคราะห์การผลิตลิเทียมซัลไฟด์เกรดแบตเตอรี่เดือนสิงหาคม: ไตรมาส 4 จะเห็นการพุ่งขึ้นหรือไม่? [บทวิเคราะห์ SMM]
การวิเคราะห์การผลิตลิเทียมซัลไฟด์เกรดแบตเตอรี่เดือนสิงหาคม: ไตรมาส 4 จะเห็นการพุ่งขึ้นหรือไม่? [บทวิเคราะห์ SMM]
[SMM วิเคราะห์: การวิเคราะห์การผลิตลิเทียมซัลไฟด์เกรดแบตเตอรี่เดือนสิงหาคม: ไตรมาส 4 จะพุ่งขึ้นหรือไม่?] ในเดือนสิงหาคม การผลิตลิเทียมซัลไฟด์ของจีนอยู่ที่ 7.79 เมตริกตัน เพิ่มขึ้น 3.6% จากเดือนก่อน และเพิ่มขึ้น 143% จากปีก่อน การผลิตลิเทียมซัลไฟด์จะพุ่งขึ้นในไตรมาส 4 หรือไม่? เมื่อพิจารณาจากอุปสงค์ปลายน้ำแล้ว ขณะนี้ค่อนข้างไม่น่าเป็นไปได้ แต่การขยายปริมาณเล็กน้อยจะยังคงดำเนินต่อไป คาดว่าการผลิตเฉลี่ยต่อเดือนจะอยู่ในช่วง 9-10 เมตริกตัน โดยเพิ่มขึ้นเล็กน้อยจากไตรมาส 3 แทนที่จะพุ่งขึ้นอย่างรวดเร็ว
16 ชั่วโมงที่แล้ว
แบตเตอรี่โซลิดสเตต เดือนสิงหาคม: การกำหนดมาตรฐาน + การทดสอบเดินระบบอย่างเข้มข้น + การเร่งดำเนินโครงการโซลิดสเตตเต็มรูปแบบ
1 Sep 2026 10:50
แบตเตอรี่โซลิดสเตต เดือนสิงหาคม: การกำหนดมาตรฐาน + การทดสอบเดินระบบอย่างเข้มข้น + การเร่งดำเนินโครงการโซลิดสเตตเต็มรูปแบบ
อ่านเพิ่มเติม
แบตเตอรี่โซลิดสเตต เดือนสิงหาคม: การกำหนดมาตรฐาน + การทดสอบเดินระบบอย่างเข้มข้น + การเร่งดำเนินโครงการโซลิดสเตตเต็มรูปแบบ
แบตเตอรี่โซลิดสเตต เดือนสิงหาคม: การกำหนดมาตรฐาน + การทดสอบเดินระบบอย่างเข้มข้น + การเร่งดำเนินโครงการโซลิดสเตตเต็มรูปแบบ
สิงหาคม 2026 ถือเป็นจุดเปลี่ยนสำคัญของอุตสาหกรรมแบตเตอรี่โซลิดสเตต โดยมีสัญญาณหลายประการมาบรรจบกัน ในด้านนโยบาย มาตรฐานสากลฉบับแรกของโลกสำหรับแบตเตอรี่โซลิดสเตตได้รับการอนุมัติเป็นโครงการที่ IEC ขณะที่การยกเว้นภาษีสรรพสามิตมีผลบังคับใช้อย่างเป็นทางการในวันที่ 1 กันยายน ซึ่งยกระดับกรอบเชิงสถาบันจาก “มาตรฐานแห่งชาติ” สู่ “มาตรฐานสากล”
1 Sep 2026 10:50