Dipublikasikan pada 17 Agustus 2018 | Oleh: Faye Oney
[Gambar di atas] Demonstrasi mesin yang menggunakan panas untuk memadatkan keramik yang dikenal sebagai LLZO pada 1.225 derajat Celcius. Kredit: Evan Dougherty, Michigan Engineering
Ada sejumlah besar penelitian yang sedang berlangsung untuk mengembangkan baterai yang lebih cepat dan lebih tahan lama, terutama baterai lithium yang menggerakkan banyak perangkat kami.
Baterai lithium-ion, standar daya portabel selama hampir tiga dekade, digunakan dalam berbagai perangkat, termasuk smartphone, komputer, kamera, jam tangan, elektronik, peralatan medis, dan kendaraan listrik hibrida listrik dan plug-in.
Jadi ada sejumlah alasan, termasuk yang disebutkan di atas, bagi para ilmuwan untuk terus memperbaiki baterai lithium.
Salah satu tantangan terbesar bagi para peneliti adalah mencegah pembentukan dendrit di dalam elektrolit dari waktu ke waktu - yang disebabkan oleh siklus pengisian daya baterai yang terus menerus. Seiring waktu, mereka dapat menyebabkan pembakaran dan kemungkinan kebakaran.
Masalah lain dengan baterai lithium-ion adalah bahwa siklus charge-discharge menyebabkan mereka menurun seiring waktu . Namun lithium selalu menjadi bahan yang unggul untuk baterai karena kepadatan energi dan konduktivitasnya yang tinggi .
Para peneliti di Universitas Michigan mungkin telah memecahkan masalah ini dengan baterai jenis baru. Dipimpin oleh profesor teknik mesin Jeff Sakamoto, mereka mengembangkan baterai lithium solid-state dengan elektrolit keramik yang menstabilkan permukaan dan "memungkinkan baterai untuk memanfaatkan manfaat dari logam lithium — kerapatan energi dan konduktivitas tinggi — tanpa bahaya kebakaran." atau degradasi dari waktu ke waktu, ”menurut rilis berita Universitas Michigan .
"Apa yang kami temukan adalah pendekatan yang berbeda - secara fisik menstabilkan permukaan logam lithium dengan keramik," kata Sakamoto dalam rilisnya. “Tidak mudah terbakar. Kami membuatnya di lebih dari 1.800 derajat Fahrenheit di udara. Dan tidak ada cairan, yang biasanya membakar api baterai yang Anda lihat. Anda menyingkirkan bahan bakar itu, Anda menyingkirkan pembakaran. "
Dan bonusnya adalah, Anda mendapatkan tarif pengisian yang lebih cepat, Sakamoto menambahkan.
Dia menjelaskan bahwa biasanya membutuhkan 20-50 jam untuk mengisi penuh baterai mobil logam lithium. Dengan baterai mereka, katanya, mereka menunjukkan waktu pengisian daya dalam waktu kurang dari tiga jam.
Selain itu, setelah melakukan tes discharge-discharge elektrolit keramik selama 22 hari, tim tersebut tidak menemukan degradasi yang jelas — suatu kondisi yang mereka klaim bahwa elektrolit baterai solid state yang lain tidak dapat ditandingi setelah bersepeda berulang. "Kami tidak mengetahui adanya elektrolit solid-state massal lainnya yang melakukan hal ini dengan baik untuk waktu yang lama ini," kata rekan rekayasa mekanik postdoc Nathan Taylor.
Scaling teknologi adalah langkah selanjutnya kelompok dalam penelitian mereka. “Dalam tahun mendatang kami akan mencoba untuk merealisasikan aspek kunci dari visi manufaktur baterai solid state kami,” Sakamoto menjelaskan dalam email. “Ini melibatkan pengembangan teknik pemrosesan keramik baru untuk membuat area besar, film tipis Li-ion yang melakukan membran. Saat ini, kami sedang membahas manufaktur percontohan atau pra-percontohan dengan mitra industri potensial.
"Dalam makalah terbaru kami, kami menunjukkan peningkatan langkah dalam kinerja bersepeda anoda logam Li yang dilindungi oleh teknologi keramik kami," tambahnya. "Namun, mendemonstrasikan pembuatan area besar, membran keramik film tipis dan integrasi mereka dengan elektroda adalah tantangan besar berikutnya."
Makalah ini, yang diterbitkan dalam Journal of Power Sources , adalah “ Demonstrasi kepadatan arus tinggi dan siklus tambahan dalam garnet Li 7 La 3 Zr 2 O 12 elektrolit padat ” (DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2018.06.055).