Tim istraživača baterija predvođen Kalifornijskim univerzitetom u San Dijegu i Univerzitetom u Čikagu razvio je novu metodologiju za proizvodnju tankoslojnog elektrolita u čvrstom stanju koji potencijalno menja igru pod nazivom litijum-fosfor oksinitrid (LiPON). Tim je nastavio da implementira svoju samostojeću verziju LiPON filma u funkcionalnim testovima baterija i otkrio je da promoviše ravnomerno gusto elektrohemijsko taloženje litijum metala pod nultim spoljnim pritiskom, uz pomoć unutrašnjeg kompresionog naprezanja i sloja za sejanje zlata. Ovaj rad, koji je izveo tim istraživača baterija predvođenih Univerzitetom Kalifornije u San Dijegu i Univerzitetom u Čikagu, objavljen je u časopisu Nature Nanotechnologi 3. avgusta 2023.
Istraživački tim predvodi istraživač baterija i profesor Iing Shirlei Meng, koji je povezan sa Univerzitetom u Čikagu i UC San Diego. Prvi autor je Diii Cheng, nedavno diplomirani doktor nauka. u programu nauke o materijalima i inženjeringu na UC San Diego Jacobs School of Engineering koji nastavlja svoje istraživačke napore u Nacionalnoj laboratoriji Lorens Berkli. Tim takođe uključuje istraživače iz Nacionalne laboratorije Lavrence Livermore i UC Berkelei.
LiPON je tankoslojni elektrolit u čvrstom stanju koji provodi litijum-jone i pokazuje veliko obećanje za uparivanje sa širokim spektrom materijala elektroda za industriju litijumskih baterija budućnosti. Međutim, postojeće metode za proizvodnju LiPON-a su sprečile istraživače da u potpunosti razumeju materijal. Sada je tim pronašao način da proizvede ovaj obećavajući elektrolit u čvrstom stanju u slobodnom obliku koji omogućava da se LiPON sveobuhvatnije proučava. Novi pristup proizvodnji LiPON-a je takođe otvorio vrata za korišćenje ovog elektrolita u čvrstom stanju kako bi se omogućile litijum metalne čvrste baterije koje bi mogle da rade pod minimalnim spoljnim pritiskom. Video snimak novog providnog, tankoslojnog FS-LiPON materijala razvijenog na UC San Diego koji promoviše ravnomerno gusto elektrohemijsko taloženje metala litijuma pod nultim spoljnim pritiskom, uz pomoć unutrašnjeg tlačnog naprezanja i sloja za sejanje zlata. Tim takođe izveštava da ova nova samostalna tankoslojna verzija LiPON-a omogućava fundamentalna istraživanja (ss-NMR i Crio-EM) jonske provodljivosti i elektrohemijskih performansi.
LiPON je prvobitno razvila grupa naučnika u Nacionalnoj laboratoriji Oak Ridž 1992. godine. Uprkos stalnim istraživačkim naporima u poslednje tri decenije, i dalje postoji značajan nedostatak temeljnog razumevanja suštinskih svojstava LiPON-a i povezanih interfejsa, što sprečava obećanje i napredak od LiPON materijala.
S obzirom na poznate izazove proučavanja LiPON-a, tim je razvio novu metodologiju za proizvodnju LiPON filma u slobodnom obliku. Rezultat je fleksibilan i transparentan samostojeći LiPON (FS-LiPON) film koji je kompatibilan sa širokim spektrom spektroskopskih tehnika koje imaju veće šanse da otkriju jedinstvena svojstva LiPON-a u odnosu na tehnike zasnovane na difrakciji. Ovaj napredak je doneo nove uvide, opisane u novom Nature Nanotechnologi dokumentu o LiPON-ovoj hemiji međufaza, termičkim svojstvima i mehaničkim svojstvima. Uvidi uključuju:
Pored sticanja novih fundamentalnih uvida o LiPON-u, istraživački tim je takođe implementirao novu samostojeću verziju elektrolita u čvrstom stanju u funkcionalnim testovima baterija. Tim izveštava da tankoslojni FS-LiPON promoviše ravnomerno gusto elektrohemijsko taloženje litijum metala pod nultim spoljnim pritiskom, uz pomoć unutrašnjeg kompresionog naprezanja i sloja za sejanje zlata. Ovo otkriće daje dragocene nagoveštaje u vezi sa inženjeringom interfejsa u velikim čvrstim baterijama.
Baterije sa tankim filmom zasnovane na LiPON-u pokazale su veliki potencijal za nosive i druge kompaktne elektronske uređaje sa gigantskim tržištem. FS-LiPON film proizveden u ovom radu koji su opisali Diii Cheng et al. in Nature Nanotechnologi je omogućio dubinske diskusije o hemiji međufaza, jonskoj difuziji i inženjeringu interfejsa, koji su bacili svetlo na osnove i primenu LiPON materijala, i mogli bi koristiti razvoju litijum solid-state baterija na mnogo načina.
„Samostojeći litijum fosfor oksinitrid tankog filma elektrolit promoviše ravnomerno gusto taloženje litijum metala bez spoljnog pritiska“, objavljeno je u Nature Nanotechnology.
