概述
Toyohashi技术大学电气和电子信息工程系Matsuda研究小组透露，凹痕测试可以有效地评估全固态锂离子二级电池硫化物固体电解质的机械性能。由于由于大气不稳定，必须在惰性大气中处理硫化物固体电解质，因此对机械性能的研究受到限制。在这种背景下，研究小组发现，可以使用填充的AR气体使用凹痕测试来评估硫化物固体电解质的机械性能，以保持惰性气氛。预计将根据电池组件的机械性能将该结果应用于电池设计中。
细节
由于实现碳中立性的目标1到2050年以及可持续发展目标的最新意识2，使用绿色能源和电力存储设备对发电技术的持续开发的需求增加。主要的候选电力存储设备是锂离子二级电池，它可以处理高压并具有高能密度。尽管它们被广泛用于智能手机，电动车辆和其他应用中，但有必要提高能量密度，寿命，安全性并降低成本。全稳态锂离子二级电池（全稳态电池）正在吸引人们的注意，作为潜在的下一代电力存储设备。全稳态电池用无机固体电解质取代锂离子二级电池中使用的有机电解质，具有以下优势：出色的稳定性和可靠性，出色的能量密度，出色工作温度。
全稳态电池是通过堆叠阳极复合材料的阳极复合材料来构建的，该复合材料是用充当分离器的固体电解质，将阴极复合材料与阴极活性材料与固体电解质和导电碳混合在一起。欧洲杯足球竞彩全稳态电池的一个主要问题是在阴极复合材料上的固体电解质和电极活动材料之间构建良好的固体接口。在电荷/放电反应期间，电极活动材料扩展/合同。必须保持固体电解质和电极活性材料之间的接触以运输锂离子。为了解决电极活动材料与固体电解质之间的接口问题，定量了解Meyer硬度很重要3，弹性模量4在确定材料的组合和每种材料之比之前，电极活性材料和固体电解质的其他机械性能。欧洲杯足球竞彩但是，由于典型的固体电解质，硫化物固体电解质，很难评估机械性能，因此很容易与大气反应。尽管一些研究使用了超声波脉冲法5和纳米构造技术6，由于对颗粒内的空隙和表面粗糙度非常依赖机械性能，因此可以准确评估机械性能。
因此，这项研究的重点是评估机械性能的压痕方法。该方法不需要复杂的样品制备过程，并且可以通过将凹痕器加载和将凹痕卸载到样品中，并根据理论公式分析数据，从而获得有关重要的机械性能（例如Meyer硬度和弹性模量）的信息。与纳米引导试验（1 mm或更少）相反，压痕深度为几十毫米。因此，预计将能够评估独立于表面状态的固有机械性能。研究小组评估了LI的机械性能2S-P2s5硫化物固体电解质（75li2S-25P2s5）和氧化物固体电解质（Li0.33洛杉矶0.57TIO3，李1+X+yalX（TI，GE）2-Xsiyp3-yo12）使用压痕测试。此外，使用充满AR气体的手套袋用于保持惰性气氛。迈耶硬度（Hm= 0.66 GPA）和弹性模量（e计算硫化物固体电解质的= 21 gpa），低于氧化物固体电解质（Hm= 〜7.5 GPA，e= 〜200 GPA）。该结果证实，硫化物型固体电解质具有卓越的机械性能来制造全稳态电池。
未来的前景
研究小组表明，惰性气氛中的凹痕测试可以评估硫化物固体电解质的机械性能。该方法不需要复杂的样品制备过程，而可以通过将凹痕器加载和卸载到样品中，并根据理论公式分析数据，从而获得重要的机械性能，例如Meyer硬度和弹性模量。通过使用压痕方法评估各种固体电解质材料的机械性能，将创建机械性能数据库。欧洲杯足球竞彩预计数据库可以根据其机械性能应用于全稳态电池的设计。
词汇表
1碳中立性是温室气体排放和吸收的平衡。2020年10月，日本政府宣布将于2050年达到零温室气体排放。
2可持续发展目标（SDG）是国际目标，旨在在2030年的可持续发展议程中指出，旨在到2030年建立一个可持续的世界。
3迈耶硬度是材料硬度的指数。欧洲杯足球竞彩它是测量凹痕硬度的方法之一，定义为峰值载荷与残余压痕印象的投影面积的比率。更大的价值意味着更难的材料。
4弹性模量是一种物理特性，代表了变形的难度。它是弹性变形区域中应力和应变曲线的比例常数。更大的值表示更难变形。
5超声波脉冲方法使用振荡器创建纵向或侧波，以在测试片中传播超声波脉冲。根据测试片中传播的纵向或横向波来计算杨氏模量。
6纳米识别技术评估了机械性能是根据负载和压痕深度之间的关系计算的。通常，使用纳米识别剂的缩小深度约为几百nm。
参考
Kazuhiro Hikima，Mitsuhiro Totani，Satoshi Obokata，Hiroyuki Muto，Atsunori Matsuda，通过压痕方法分析的硫化物型固体电解质的机械性能。ACS应用能源材料欧洲杯足球竞彩2022，5（2），2349-2355，doi：10.1021/acsaem.1C03829。
致谢
这项研究是在日本科学技术局（JST）的高级低碳技术研发计划的支持下进行的，该计划在下一代电池特殊焦点技术领域（ALC欧洲杯线上买球A-SPRING，JPMJAL1301）。
杂志
ACS应用能源材料欧洲杯足球竞彩
doi
10.1021/acsaem.1C03829
研究方法
实验研究
研究主题
不适用
文章标题
通过压痕方法分析的硫化物型固体电解质的机械性能
文章出版日期
14-FEB-2022
资料来源：Toyohashi技术大学（TUT）
资料来源：Toyohashi技术大学（TUT）