رسانایی یونی و پایداری الکتروشیمیایی بین سطوح در الکترولیت های جامد سولفیدی و اکسیدی

حدود سه دهه است که باتری های لیتیوم یونی توانسته اند در بازار ذخیره انرژی توجه ویژه ای را به خود جلب کنند. استفاده از این باتری ها برای در اختیار قرار دادن انرژی در دستگاه های الکترونیکی قابل حمل، همچنان در حال افزایش است. اما استفاده از الکترولیت مایع و حلال های آلی قابل اشتعال، این نوع باتری ها را با چالشی جدی از منظر ایمنی مواجه کرده و محققان را به سمت استفاده از الکترولیت های جامد سوق داده است. مطالعه بر روی باتری های حالت جامد از دهه ۱۹۵۰ آغاز شده است. هدف از مطالعات در آن زمان جلوگیری از نشت الکترولیت، تبخیر و/یا انجماد آن و سهولت کوچک سازی بود. اگرچه پیشرفت های بزرگی در حوزه الکترولیت های حالت جامد انجام شده است، هنوز چالش هایی اساسی باقی مانده است. از جمله آن که چگالی توان آنها برای استفاده عملی به اندازه کافی بالا نبوده است. همچنین هنوز مقاومت های بالا در رابط های مختلف باتری های حالت جامد مسئله ای جدی است. الکترولیت های جامد بر اساس اجزایشان به سه دسته کلی الکترولیت های معدنی، آلی و مرکب تقسیم می شوند. جامدهای معدنی می توانند در محدوده دمایی 〖-۵۰〗^̊ C تا 〖۲۰۰〗^̊ C یا حتی بالاتر کار کنند در حالی که الکترولیت های جامد آلی به دلیل انجماد، جوشیدن یا تجزیه در این محدوده دمایی از کار می افتند. در دهه ۱۹۹۰ الکترولیتی مبتنی بر اکسید با ساختار NASICON بدست آمده بود که رسانایی یونی از مرتبه 〖۱۰(-۳) S/cm داشت. هدف این مقاله، مروری بر خواص الکترولیت های جامد معدنی از منظر رسانندگی یونی و پایداری الکتروشیمیایی بین سطحی و راهکارهای پیشنهادی برای رفع برخی از چالش ها در این حوزه است.

کلیدواژه ها:

باتری حالت جامد ، الکترولیت جامد معدنی ، رسانایی یونی ، پایداری الکتروشیمیایی ، رابط های سطحی