Trwy ddefnyddio dyluniad moleciwlaidd arloesol, mae'r tîm wedi datblygu deunydd swyddogaethol newydd sy'n cynnig llwybr newydd i ddatrys heriau allweddol ymwrthedd rhyngwynebol uchel ac effeithlonrwydd trafnidiaeth ïon isel, sydd wedi rhwystro datblygiad batris cyflwr solet ers amser maith. Mae canfyddiadau'r ymchwil cysylltiedig wedi'u cyhoeddi yn y cyfnodolyn rhyngwladol mawreddogDeunyddiau Uwch.
Mae batris lithiwm cyflwr solid yn cael eu cydnabod yn eang fel cyfeiriad strategol ar gyfer storio ynni'r genhedlaeth nesaf oherwydd eu diogelwch uchel a'u dwysedd ynni. Fodd bynnag, mae'r cyswllt solet rhwng yr electrod a'r electrolyte mewn batris cyflwr solid confensiynol yn arwain at gyswllt rhyngwynebol gwael, gan arwain at wrthwynebiad trafnidiaeth ïonig uchel ac effeithlonrwydd isel-yn dagfa fawr ar gyfer defnydd masnachol.
Er mwyn goresgyn yr her hon, mabwysiadodd y tîm ymchwil ddull newydd trwy ddefnyddio hyblygrwydd dylunio moleciwlau polymer. Fe wnaethon nhw gyflwyno'n ddyfeisgar grwpiau dargludo ïon a chadwyni byr sylffwr sy'n weithredol yn electrocemegol i asgwrn cefn y polymer. Creodd hyn ddeunydd amlswyddogaethol newydd sy'n cyflawniintegreiddio rhyngwyneb lefel moleciwlaidd. Mae'r deunydd hwn nid yn unig yn meddu ar ddargludedd ïonig uchel ond gall hefyd newid ei ymddygiad yn ddeallus rhwng trafnidiaeth ïon a storio ynni electrocemegol yn seiliedig ar y ffenestr foltedd gweithredu.
Mae'r batri hyblyg integredig a adeiladwyd gyda'r deunydd hwn yn dangos cadernid mecanyddol eithriadol, er hynnydros 20,000 o gylchoedd plygu dro ar ôl troheb ddiraddio perfformiad. Mae hyn yn ei gwneud yn addas iawn ar gyfer cymwysiadau heriol mewn electroneg hyblyg a gwisgadwy, megis arddangosfeydd rholio a dillad smart. Ar ben hynny, pan gaiff ei ddefnyddio fel electrolyt polymer mewn catod cyfansawdd, cynyddodd y deunydd ddwysedd ynni'r catod yn llwyddiannus i86%, gan wella perfformiad cyffredinol y batri yn sylweddol.
Mae'r ymchwil hwn nid yn unig yn amlygu potensial mawr y dyluniad deunydd newydd hwn ond mae hefyd yn darparu patrwm ymchwil newydd a sylfaen dechnegol gadarn ar gyfer datblygu batris cyflwr cadarn, perfformiad uchel, uchel, diogelwch y genhedlaeth nesaf, gan nodi cam hollbwysig ymlaen i Tsieina ym maes technoleg storio ynni hyblyg.
