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新型“反鈣鈦礦”或?qū)⑷〈兹家后w電解質(zhì) 用于全固態(tài)金屬離子電池
時(shí)間:2021-01-18 22:36來源:蓋世汽車 作者:Elisha
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（圖片來源：京都大學(xué)）
一種新型原子結(jié)構(gòu)排列或?qū)⑼苿?dòng)固態(tài)電池的發(fā)展。目前的鋰離子電池中通常含有液態(tài)電解質(zhì)，與其相比，固態(tài)電池使用固體電極和固體電解質(zhì)，不僅能量密度大，而且安全性能好。
據(jù)外媒報(bào)道，京都大學(xué)綜合電池材料科學(xué)研究所（ iCeMS）的科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種新型“反鈣鈦礦”固體材料，有望取代目前鋰離子電池使用的易燃有機(jī)液體電解質(zhì)。
鈣鈦礦化合物具有優(yōu)異的導(dǎo)電能力及其他性能，在大量技術(shù)中得到測(cè)試和應(yīng)用。這種材料由原子式為ABX3的大量原子組合而成，其中A和B是帶正電的原子，而X是帶負(fù)電的原子。
最近，科學(xué)家們一直在嘗試開發(fā)一種名為反鈣鈦礦的化合物。這種材料顛倒上述原子式，將兩種帶負(fù)電荷的“陰離子”和一種帶正電的“陽(yáng)離子”結(jié)合在一起，還具有許多有趣的特性，如超導(dǎo)性。與大多數(shù)材料不同的是，它們?cè)谑軣釙r(shí)會(huì)收縮。
富鋰、富鈉反鈣鈦礦，如Li3OCl和Na3OCl，具有較高的離子導(dǎo)電性和堿金屬濃度，有望取代鋰離子電池中的液體電解質(zhì)。研究負(fù)責(zé)人、iCeMS固態(tài)化學(xué)家Hiroshi Kageyama表示：“談到使固體材料實(shí)現(xiàn)類似鋰離子導(dǎo)電性，這方面的研究一直具有挑戰(zhàn)性。”
Kageyama及其團(tuán)隊(duì)合成了新系列富鋰鈉反鈣鈦礦，以克服這一問題。這種反鈣鈦礦中不含有“硬”氧和鹵素陰離子，而是一種氫離子（氫化物）和“軟”硫族陰離子（如硫）。通過大量理論和實(shí)驗(yàn)研究，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在這些反鈣鈦礦中，軟陰離子晶格為鋰離子和鈉離子提供了理想的導(dǎo)電路徑，并可通過使用化學(xué)替代品來增強(qiáng)這一性能。據(jù)推測(cè)，這些性能優(yōu)勢(shì)部分歸功于氫化物，這種物質(zhì)具有改變大小和擴(kuò)大組合空間的能力。這有助于穩(wěn)定化合物的結(jié)構(gòu)。此外，其反常振動(dòng)模式有助于提升離子導(dǎo)電性。
Kageyama表示：“為了開發(fā)固態(tài)電解質(zhì)，并將其應(yīng)用于高性能電動(dòng)汽車的全固態(tài)金屬離子電池，可以利用化學(xué)替代品繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其中仍有很大的改進(jìn)空間。”
(責(zé)任編輯：子蕊)
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