الکترولیت حالت جامد

یک الکترولیت حالت جامد ( SSE ) یک هادی یونی جامد و ماده عایق الکترون است و جزء مشخصه باتری حالت جامد است. برای استفاده در ذخیره سازی انرژی الکتریکی ( EES ) در جایگزینی الکترولیت های مایع موجود به ویژه در باتری لیتیوم یون مفید است. [ ۱] [ ۲] مزایای اصلی ایمنی مطلق، عدم وجود مسائل مربوط به نشت حلال های آلی سمی، اشتعال پذیری کم، عدم فراریت، پایداری مکانیکی و حرارتی، پردازش آسان، خود تخلیه گری کم، چگالی توان قابل دستیابی بالاتر و چرخه پذیری است. [ ۳] به عنوان مثال، استفاده از آند فلزی لیتیوم در یک دستگاه کاربردی، بدون محدودیت های ذاتی الکترولیت مایع، به لطف خاصیت سرکوب دندریت لیتیوم در حضور غشای الکترولیت حالت جامد، امکان پذیر است. استفاده از یک آند با ظرفیت بالا و پتانسیل کاهش کم، مانند لیتیوم با ظرفیت ویژه ۳۸۶۰ میلی آمپر ساعت در گرم 1 و پتانسیل کاهش ۳٫۰۴ ولت در مقابل SHE، به جای گرافیت کم ظرفیت سنتی، که ظرفیت نظری را 372 mAh g - 1 در حالت کاملاً لیتیوم LiC 6 نشان می دهد، [ ۴] اولین گام در تحقق ساخت باتری قابل شارژ سبک تر، نازک تر و ارزان تر است. [ ۵] علاوه بر این، این امکان دسترسی به چگالی انرژی ثقلی و حجمی را فراهم می کند، تا به اندازه ای که برای رسیدن به ۵۰۰ مایل در هر بار شارژ در یک وسیله نقلیه الکتریکی نیاز است، بالا باشد. [ ۶] علی رغم مزایای امیدوارکننده، هنوز محدودیت های زیادی وجود دارد که مانع انتقال SSEs از تحقیقات دانشگاهی به تولید در مقیاس بزرگ می شود، که عمدتاً به هدایت یونی ضعیف در مقایسه با همتایان مایع بستگی دارد. با این حال، بسیاری از شرکت های OEM خودرو ( تویوتا، بی ام و، هوندا، هیوندای ) انتظار دارند این سیستم ها را در دستگاه های قابل دوام ادغام کنند و تا سال ۲۰۲۵ خودروهای الکتریکی مبتنی بر باتری حالت جامد را تجاری کنند. [ ۷] [ ۸]
اولین الکترولیت های غیر آلی حالت جامد توسط M. Faraday در قرن نوزدهم کشف شد، این الکترولیت ها سولفید نقره ( Ag2S ) و فلوراید سرب ( II ) ( PbF2 ) بودند. اولین ماده پلیمری که قادر به هدایت یون ها در حالت جامد بود، PEO بود که در دهه ۱۹۷۰ توسط وی رایت کشف شد. اهمیت این کشف در اوایل دهه ۱۹۸۰ شناخته شد. [ ۹] [ ۱۰]
با این حال، مسائل اساسی حل نشده برای درک کامل رفتار باتری های تمام جامد، به ویژه در زمینه رابط های الکتروشیمیایی، باقی می ماند. [ ۱۱] در سال های اخیر، نیازهای بهبود ایمنی و عملکرد با توجه به شیمی لیتیوم یونی پیشرفته ، باتری های حالت جامد را بسیار جذاب کرده است و اکنون به عنوان یک فناوری تشویق کننده برای برآوردن نیاز خودروهای برقی با باتری دوربرد در آینده نزدیک در نظر گرفته می شود.