Литијумске батерије са чврстим државама сматрају се "врхунском технологијом батерије", али проблем импеданса интерфејса између чврстог електролита и позитивних и негативних електрода је одувек био уска грла која омета њихову масовну производњу. Последњих година научници су постепено превладали ову препреку кроз модификацију интерфејса, подударањем материјала и иновације о процесу, омогућавајући да се батеријске ћелије чврстог стања прелазе из лабораторијских података у комерцијалну пробну производњу.
1 Корен импеданса интерфејса: Двоструки изазови физике и хемије
Корен узрок импеданса интерфејса лежи у "лошим контакту". Чврсти електролити су углавном круте керамике (као што су ЛЛЗО), са физичким празнинама између њих и флексибилних електрода, што резултира контактним површинама од само 30% -50%, што омета проводник литијумских јона. Још је изазовнија питање хемијске компатибилности. Када се сулфидни електролити у контакт са високим никалним катодима, реакције интерфејса доносе се да би се створиле изолационе фазе, као што је ЛИ α по ₄, узрокујући да се импеданција континуирано повећати током бициклизма. Након 50 циклуса, имперфејс импеданција одређене ћелије батерије сулфида се повећава троструко, а капацитет пропада доноси 40%.
Утицај температуре на импедансу сучеља је значајнији. Јонска проводљивост чврстих електролита је осетљива на температуру. На -20 степени, проводљивост ЛЛЗО керамичких електролита смањује се од 10 ⁻⁴ / цм на собној температури до 10 ⁻⁶ с / цм, док се импеданција интерфејса повећава за више од 10 пута, што је ћелија готово не може да ради на ниским температурама.
2 Технологија модификације интерфејса: Изградња ефикасних канала провода
Технологија "Градиент Буффер Лаиер" коју је развила кинеска академија наука о науци у тексту ЦО ЦО α Цомпосите слој између електролита и позитивне електроде, која елиминише физичке празнине и сузбијају бочне реакције, смањујући импедансу за сучеље за 70% и повећава се у собну температуру у близини нивоа течног електролита. Јапанска компанија усвојила је технологију "атомског слоја" да се на површини електролита дебљине 5нм дебљине 5нм, што повећава интерфејску силу везања попут "молекуларног лепила" и чини животног века и чини живот циклуса прелази 1000 пута.
Претходно лечење пре литика је кључ за решавање проблема негативног интерфејса електрода. Пре имплантација металне литијума на површини негативне електроде засноване на силикону формира стабилан слој литијум-легура, који може да избегне директну реакцију између чврстог електролита и силицијума. Негативни намештај за интерфејс електроде пре под литлизну чврсту батерију смањује се за 60%, а прва ефикасност пражњења наплате повећана је са 75% на 92%.
3 Подударање и процеса материјала: убрзавање масовне производње и примене
Дизајн компатибилности материјала подједнако је пресудан. Сулфидни чврсти електролитети (као што су ЛИ ₇ П α с ₁₁) имају лошу компатибилност са високим никалним катодима. Одређено предузеће је развило "мангану богату катоду" (НИ60% МН30% ЦО10%) да би се смањила реактивност са сулфидима и повећати живот циклуса од 200 до 1000 циклуса. Полимерни електролити (као што су Пео) су компатибилнији са литијум-гвожђе фосфатом, а чврстих ћелија батерије у комбинацији са два могу да одржи стопу задржавања капацитета од 85% чак након 1500 циклуса у 60 степени, чинећи их потенцијалним раствором у области складишта енергије.
Технолошка иновација убрзава процес производње масовне производње. Традиционални процес "паковања" паковања "тешко је осигурати блиски контакт између чврстих електролита и електроде. Ново развијена технологија "вруће притискање" интегрише три испод 150 степени и 10МПА притисак, са интерфејсом контакт површине преко 95%. Производна линија суђења од самосталне батерије од одређене компаније за производњу аутомобила усваја овај поступак, са јединственим капацитетом 1ГВх и смањење трошкова од 60% у поређењу са лабораторијским фазом, постављајући фондацију за велику апликацију у 2027. години.