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新型“反钙钛矿”或将取代易燃液体电解质 用于全固态金属离子电池

作者:中国储能网新闻中心 来源:盖世汽车新能源 发布时间:2021-01-18 浏览:
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中国储能网讯:一种新型原子结构排列或将推动固态电池的发展。目前的锂离子电池中通常含有液态电解质,与其相比,固态电池使用固体电极和固体电解质,不仅能量密度大,而且安全性能好。

据外媒报道,京都大学综合电池材料科学研究所( iCeMS)的科学家设计了一种新型“反钙钛矿”固体材料,有望取代目前锂离子电池使用的易燃有机液体电解质。

钙钛矿化合物具有优异的导电能力及其他性能,在大量技术中得到测试和应用。这种材料由原子式为ABX3的大量原子组合而成,其中A和B是带正电的原子,而X是带负电的原子。

最近,科学家们一直在尝试开发一种名为反钙钛矿的化合物。这种材料颠倒上述原子式,将两种带负电荷的“阴离子”和一种带正电的“阳离子”结合在一起,还具有许多有趣的特性,如超导性。与大多数材料不同的是,它们在受热时会收缩。

富锂、富钠反钙钛矿,如Li3OCl和Na3OCl,具有较高的离子导电性和碱金属浓度,有望取代锂离子电池中的液体电解质。研究负责人、iCeMS固态化学家Hiroshi Kageyama表示:“谈到使固体材料实现类似锂离子导电性,这方面的研究一直具有挑战性。”

Kageyama及其团队合成了新系列富锂钠反钙钛矿,以克服这一问题。这种反钙钛矿中不含有“硬”氧和卤素阴离子,而是一种氢离子(氢化物)和“软”硫族阴离子(如硫)。通过大量理论和实验研究,科学家们发现,在这些反钙钛矿中,软阴离子晶格为锂离子和钠离子提供了理想的导电路径,并可通过使用化学替代品来增强这一性能。据推测,这些性能优势部分归功于氢化物,这种物质具有改变大小和扩大组合空间的能力。这有助于稳定化合物的结构。此外,其反常振动模式有助于提升离子导电性。

Kageyama表示:“为了开发固态电解质,并将其应用于高性能电动汽车的全固态金属离子电池,可以利用化学替代品继续进行实验,其中仍有很大的改进空间。”

关键字:固态电池

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