สืบค้นเอกสารฉบับเต็ม (Full Text) จากฐานข้อมูลวิทยานิพนธ์ (Thesis Database)
ของบัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัยราชภัฏสกลนคร

            แบตเตอรี่ลิเทียมแบบของแข็งทั้งหมด ได้รับความสนใจอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เนื่องจากมีศักยภาพในการให้ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้นและเพิ่มความปลอดภัยเมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ลิเทียมไอออน (LIB) ที่ใช้อิเล็กโทรไลต์ของเหลวทั่วไป ลิเทียมแลนทานัมไททาเนต (LLTO) เป็นอิเล็กโทรไลต์แบบของแข็งที่มีศักยภาพสำหรับแบตเตอรี่ลิเทียมรุ่นต่อไป เนื่องจากมีการนำไอออนนิกสูงประมาณ 10^-3 S cm^-1 ที่อุณหภูมิห้อง (RT) ในการศึกษานี้วัสดุ Li_0.5-□La_0.5-xSr_xTi_1-xTa_xO₃ ที่เจือด้วย Sr และ Ta ถูกสังเคราะห์โดยวิธีปฏิกิริยาสถานะของแข็ง โดย Sr²⁺ และ Ta⁵⁺ ที่มีรัศมีไอออนมากกว่าถูกนำมาใช้สำหรับการแทนที่ร่วมในตำแหน่ง La³⁺ และ Ti⁴⁺ ตามลำดับ เพื่อเพิ่มขนาดคอขวดของไซต์ A และขยายความยาวพันธะเฉลี่ยของไซต์ B บน โครงสร้างเพอร์รอฟสไกต์ (ABO₃) จึงเพิ่มความคล่องตัวของลิเทียมไอออน เม็ด LLSr_xTTa_xO₃ (0 ≤ x ≤ 0.12) มีความหนาแน่นสัมพัทธ์สูง และมีค่าการนำไฟฟ้าของเกรนสูง โดยที่ค่าการนำไอออนรวมของ LLSr_0.09TTa_0.09O₃ สูงถึง 4.12x10^-5 S cm^-1 เมื่อเปรียบเทียบกับชิ้นงานทดสอบบริสุทธิ์ที่ไม่ได้ทำการเจือ ค่าการนำไฟฟ้ารวมของชิ้นงานที่เจือมีค่าประมาณมากกว่า 2.7 เท่าที่อุณหภูมิห้อง เซลล์แบตเตอรี่แบบเต็ม LFP/10 wt.% LLSr_0.09TTa_0.09O₃ /Li กึ่งของแข็งที่ประกอบมีความจุการคายประจุจำเพาะที่ 0.1C เท่ากับ 156 mAh.g^-1 และอัตราการคงอยู่ความจุที่ 1 C ร้อยละ 86 หลังจาก 290 รอบที่อุณหภูมิห้อง

              นอกจากนี้ คอมโพสิตโพลีเมอร์อิเล็กโทรไลต์ (CPEs) ที่มีความปลอดภัยสูงยังได้รับการพัฒนาโดยการรวมผง Li_6.25Ga_0.25La₃Zr₂O₁₂ (LLZO-Ga) ชนิดโกเมนที่เป็นวัสดุนำไอออนสูงเข้ากับเมทริกซ์โพลีไวนิลิดีนฟลูออไรด์-โค-เฮกซาฟลูออโรโพรพิลีน (PVDF-HFP) พร้อมด้วยลิเทียม บิส(ไตรฟลูออโรมีเทนซัลโฟนิล)อิไมด์ (LiTFSI) คอมโพสิตโพลีเมอร์อิเล็กโทรไลต์ที่มีน้ำหนัก 10% LLZO-Ga บรรลุค่าการนำไฟฟ้าไอออนนิกที่ 7.12 x 10^-4 S cm^-1 และช่วงศักย์ไฟฟ้าไฟฟ้าขยายได้ถึง 4.90 V เทียบกับ Li/Li⁺ นอกจากนี้ การก่อตัวและองค์ประกอบของชั้นโซลิดอิเล็กโตรไลต์อินเตอร์เฟส (SEI) ได้รับการวิเคราะห์ผ่านเอ็กซ์เรย์โฟโตอิเล็กตรอนสเปกโทรสโกปี (XPS) เมื่อประกอบเซลล์จับคู่ร่วมกับแคโทด LFP และ NMC111 และการใช้อิเล็กโทรไลต์ที่มีความเข้มข้นสูง (4M LiFSI: DEE) เซลล์อิเล็กโทรไลต์โพลีเมอร์คอมโพสิตกึ่งแข็ง (QCPEs) แสดงประสิทธิภาพวงรอบการวัดที่มีแนวโน้มในอัตราที่แตกต่างกัน โดยรักษาความสามารถในการคายประจุเท่ากับ 108.7 mAh g^-1 (LFP ) และ 115.6 mAh g^-1 (NMC111) ที่ 1C ตามลำดับ การทดสอบทางกลกับเซลล์กระเป๋าของการดัด การตัด และการเผาไหม้ แสดงให้เห็นถึงความปลอดภัยที่เหนือกว่าและการใช้งานที่เป็นไปได้ของแบตเตอรี่กึ่งแข็งที่ใช้โพลีไวนิลิดีนฟลูออไรด์-โค-เฮกซาฟลูออโรโพรพิลีน พร้อมโลหะลิเทียมขั้วแอโนดที่อุณหภูมิห้อง

              All-solid-state lithium batteries (ASSBs) have gained significant attention in recent years because of their potential to offer higher energy density and enhanced safety compared to conventional liquid-electrolyte-based lithium-ion batteries (LIBs). Lithium lanthanum titanate (LLTO) is a promising solid electrolyte for next-generation lithium batteries owing to its high ionic conductivity of approximately 10^-3 S cm^-1 at room temperature (RT). The Sr and Ta co-doped Li_0.5-□La_0.5-xSr_xTi_1-xTa_xO₃ perovskites were synthesized by solid-state reaction. In this study, Sr²⁺ and Ta⁵⁺, with larger ionic radii, were used for co-substitution in the La³⁺ and Ti⁴⁺ sites, respectively, to increase the bottleneck size of the A-site and expand the average bond length of the B-site on the perovskite structure (ABO₃), thereby increasing the Li⁺ ion mobility. The LLSr_xTTa_xO₃ (0 ≤ x ≤ 0.12) pellets have high relative densities and high grain conductivities, where the total conductivity of LLSr_0.09TTa_0.09O₃ reached 4.12x10^-5 S cm^-1. Compared with the pure specimen, the total conductivities of the doped specimens are approximately more than 2.7 times at RT. The assembled semi-solid LFP/10 wt.% LLSr_0.09TTa_0.09O₃/Li full battery has a 0.1C specific discharge capacity of 156 mAh g^-1 and a 1C capacity retention rate of 86% after 290 cycles at RT.

              Furthermore, the highly secure composite polymer electrolytes (CPEs) were developed by incorporating the highly ion-conductive garnet-type Li_6.25Ga_0.25La₃Zr₂O₁₂ (LLZO-Ga) material into a polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene (PVDF-HFP) matrix along with lithium bis (trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI). The CPEs with 10% wt. LLZO-Ga achieved an ionic conductivity of 7.12 x 10^{- 4} S cm^{- 1} and an extended electrochemical window up to 4.90 V vs Li/Li⁺. Furthermore, the formation and composition of the solid electrolyte interphase (SEI) layer were analyzed through X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). When coupled with LFP and NMC111 cathodes and using a high-concentration electrolyte (4MLiFSI: DEE), the quasi-solid composite polymer electrolyte cells (QCPEs) exhibited promising cycling performance at different rates, maintaining discharge capacities of 108.7 mAh g^-1 (LFP) and 115.6 mAh g^-1 (NMC111) at 1C, respectively. The mechanical tests with pouch cells of bending, cutting, and burning further highlighted the superior safety and potential applications of the PVDF-HFP-based quasi-solid batteries with Li metal at room temperature.