تقنية جديدة تمهد الطريق للإنتاج الضخم للبطاريات الصلبة منخفضة التكلفة عالية النقاء دون الحاجة إلى كبريتيدات الليثيوم

قام المعهد الكوري لبحوث التكنولوجيا الكهربية (KERI) ، وهو معهد أبحاث رائد للبطاريات الصلبة (القائمة على الكبريتيد) الخالية من مخاطر الحريق والانفجار ، مؤخرًا بتطوير تقنية جديدة يمكن أن تمهد الطريق للإنتاج الضخم للبطاريات منخفضة تكلفة الحالة الصلبة، تم نشر البحث في مجلة بطاريات & سوبركابس .

قام الفريق بقيادة الدكتور جون هو بارك في مركز أبحاث بطاريات الجيل التالي التابع لـ KERI بتطوير طريقة توليف “وعاء واحد” لإنتاج إلكتروليتات صلبة عالية النقاء دون الحاجة إلى استخدام كبريتيدات الليثيوم باهظة الثمن والمواد المضافة.

هناك طريقتان لإنتاج الإلكتروليتات الصلبة: التخليق الجاف باستخدام الطحن الكروي عالي الطاق ، والتوليف الرطب باستخدام التفاعلات الكيميائية في المحلول.

ركز الفريق على التخليق الرطب ، والذي له مزايا في التوسع والإنتاج الضخم، ونجح في إنتاج إلكتروليتات صلبة عالية النقاء من خلال تحسين تفاعل التوليف في المذيب.

الميزة الرئيسية لهذه الطريقة هي أنها لا تتطلب كبريتيدات الليثيوم باهظة الثمن (Li 2 S). تشكل كبريتيدات الليثيوم ما يصل إلى 95٪ من تكلفة المواد الأولية لإنتاج الإلكتروليت الصلب.

بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما تظل كبريتيدات الليثيوم كشوائب غير متفاعلة أثناء التخليق الرطب، مما يؤدي إلى تدهور أداء الخلية.

اقترح البعض طرق تخليق خالية من كبريتيد الليثيوم، لكن هذه تتطلب إضافة مواد مضافة باهظة الثمن وغالبًا ما تنتج شوائب متبقية، مما يؤدي إلى أداء غير مرضٍ.

إنتاج إلكتروليتات صلبة عالية الجودة

على العكس من ذلك، فإن طريقة التوليف ذات الوعاء الواحد التي طورتها KERI تتيح إنتاج إلكتروليتات صلبة عالية الجودة بدون كبريتيدات الليثيوم أو إضافات أو عمليات إضافية.

مقارنة بالعملية الحالية القائمة على كبريتيد الليثيوم، يتم تقليل تكلفة المواد إلى 1/25 وسيساهم وقت الإنتاج المتسارع بشكل كبير في الإنتاج الضخم للحالة الصلبة.

قال الدكتور بارك: “لقد مكنتنا سنوات الخبرة التي اكتسبتها كيري في مجال إنتاج الإلكتروليتات الصلبة من إيجاد طريقة سريعة وسهلة لإنتاج إلكتروليتات صلبة عالية النقاء من خلال توليفات تفاعل كيميائية محسّنة لمواد البدء في المذيبات العضوية”، “نحن متحمسون لأن هذه التكنولوجيا ستساعد في مواجهة أكبر التحديات في تسويق بطاريات الحالة الصلبة بالكامل، وهي القدرة التنافسية السعرية وقضايا الإنتاج الضخم”.

قدّم المعهد الكوري للأبحاث النووية (KERI) طلب براءة اختراع لهذه التقنية ونشر أوراقًا منشورة في المجلات المحلية والدولية، وتوقعًا أن يجذب هذا الإنجاز اهتمامًا كبيرًا من الشركات التي تقوم بتطوير بطاريات الحالة الصلبة بالكامل ، يخطط المعهد للبحث عن فرص لنقل التكنولوجيا.