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VCU研发锂超离子导体提升固态电解质导电性

企业新闻 / 2022-03-12 15:52

本文摘要:Li3SBF4晶体结构示意图据外媒报导,弗吉尼亚州而立邦联大学(VirginiaCommonwealthUniversity,VCU)研究人员设计了新款锂超强离子导体(lithiumsuperionicconductor),其锂离子导电性可相媲美有机电解液(organicliquidelectrolytes)。他们在美国国家科学院院刊(NationalAcademyofSciences,PNAS)上公开发表了一篇论文。

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Li3SBF4晶体结构示意图据外媒报导,弗吉尼亚州而立邦联大学(VirginiaCommonwealthUniversity,VCU)研究人员设计了新款锂超强离子导体(lithiumsuperionicconductor),其锂离子导电性可相媲美有机电解液(organicliquidelectrolytes)。他们在美国国家科学院院刊(NationalAcademyofSciences,PNAS)上公开发表了一篇论文。研究人员在论文中声称,基于团簇(Cluster)的锂离子超导体的导电性极高,室温下有0.01S/cm到0.1S/cm以上,而活化能(activationenergy)较低,高于0.210eV,能带间隙(bandgap)为8.5eV。

此外,其机械性能展现出也十分出众,弹性十足,可抑制锂树突的激增。Li3SBF4材料的物理模型在锂离子电池中,带上负极的锂离子通过电解质展开流动。固态电解质可提高安全性、能量值及能量密度。

然而,锂离子却在液态电解质内却能权利流动。锂离子在固态电解质内的流动性较好,对导电性产生有利影响。为提高固态电解质的导电性,研究人员制作了一款计算出来模型,可除去单个负离子。

负离子团簇将代替遗缺的离子,前者是原子团簇,其所电荷子(electrons)要少于质子(protons)。VCU研究团队的方弘(HongFang)博士和PuruJena教授构建了特定固态电解质变形(twist)的具象化,前者由其他人员展开过测试。最初,该电解质归属于反钙钛矿结构(antiperovskite)的晶族(familyofcrystals),其含有的正离子由三个锂原子级一个氧原子包含,正离子与单个氯原子结合,因为后者是负离子。

在运算建模中,他们用一个负离子代替了氯原子,该负离子由一个硼原子和四个氟原子构成。Li3S(BF4)0.5Cl0.5的晶体结构示意图据其研究找到,锂超强离子导体Li3SBF4与Li3S(BF4)0.5Cl0.5大体上享有沦为理想固态电解质的潜质。Li3SBF4的能带间隙为8.5eV,RT导电性为0.01S/cm,活化能为0.210eV,构成能(formationenergy)比较较小,机械性能也很理想。而Li3S(BF4)0.5Cl0.5的RT导电性小于0.1S/cm,活化能为0.176eV。

两位专家联合致力于在实验室内测试其计算出来模型,目的探究锂离子电池应用于的最后形态。


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