新しい李

インターカレーション型のリチウムフリー遷移金属ベースの正極とリチウム金属負極を組み合わせた全固体電池の開発は、現在の充電式リチウムイオン技術が直面しているエネルギー密度の制限を克服するための実行可能な代替手段と思われる。 さらに、全固体電池の出力密度を制限する律速プロセスは、もは​​や電解質成分ではなく、従来のリチウム含有酸化物正極/電解質界面で観察される最大抵抗にあることは注目に値します。 したがって、リチウムフリー正極は、全固体電池のより高い比エネルギーを達成するためにリチウム金属負極と組み合わせることができるだけでなく、その復活により、従来の酸化物正極間の化学的非相溶性によって引き起こされる大きな界面抵抗に対処するための解決策が提供されます。そして最も広く研究されている硫化物電解質。

さらに重要なことは、そのような材料の探査は、リチウムイオン電池生産の増加によって引き起こされる原材料の入手可能性に関する懸念にうまく対処することです。 具体的には、高いエネルギー密度と寿命を示す大規模エネルギー貯蔵用途（電気自動車など）に適した市販のカソードはすべて、ある程度CoまたはNiに依存しています。 これは、高コスト、希少性、集中化/不安定なサプライチェーンのせいで憂慮すべきことです。 したがって、Co と Ni を含まないリチウムフリー正極の開発と商品化は、全固体電池と従来のリチウムイオン電池産業の両方にとって重要です。

最近、上海大学の Siqi Shi 教授は、カソード システムにおいてこれまで見落とされてきた重要な電圧調整/位相安定性の競合を特定しました。 彼らは、3 つの電圧/位相進化段階を含む p 型合金化戦略を提案しました。そのそれぞれの変化する傾向は、上記の矛盾をバランスさせるために 2 つの改良された配位子場記述子によって定量化されました。 これに基づいて、新しいインターカレーション型リチウムフリー正極2H-V1.75Cr0.25S4が設計され、電極レベルで>550Wh kg−1という記録的なエネルギー密度を有し、既存のリチウムフリー遷移金属よりもはるかに高い。ベースの電極（たとえば、TiS2 の場合は約 500 Wh kg-1）、従来の Li 含有酸化物カソードに匹敵します。 同時に、このような正極の設計により、硫化物電解質との界面での Li+ 分布が平滑化され、全固体電池における従来の酸化物正極の界面適合性の課題に対処できました。

この研究は、電子バンド構造工学を通じて全固体リチウム金属電池の硫化物正極をカスタマイズする可能性を切り開きます。これは、電極設計と界面制御に関する学術的および産業的見解を根本的に変革し、全固体電池にとって重要です。科学と陰極化学は、Co/Ni 資源不足に緊急に対処しています。