迅速傳導鋰離子之固態材料,可望打造高安全性、高容量之新型永續電池

 

刊登日期:2024/4/22
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英國利物浦大學(University of Liverpool)開發了一項可急速傳導鋰離子之固態材料,且組成元素豐富存在於地球且無害,可望為永續電池的開發拓展新方向。此項研究中關注於二元金屬間化合物的結構比金屬元素的結構更加多樣化,進而利用2個陰離子,建構了利用多個陽離子配位環境的三次元超鋰離子傳導路徑。
 
研究團隊設計的新型固體電解質以離子排列類似金屬間化合物的「Li7Si2S7I」為基礎。「Li7Si2S7I」為純鋰離子傳導體,為了容納硫錯合物與碘錯合物,六方最密堆積結構與剪切面心立方的結構模體相互交替,從而允許陰離子堆積。此結構與鎳鋯(NiZr)類似。
 
設計出的新材料係由15個結晶學上獨立的鋰位點相互連接形成一組,由於具有不同的幾何結構與陰離子配位,因此鋰離子傳導路徑多樣並表現出高傳導性。新材料是少數具有足夠高鋰離子傳導性,可以取代目前鋰離子電池技術使用之液態電解質的固態材料之一,將可提高安全性與能量容量。
 
透過此次研究,可知除了離子環境範圍非常狹窄的少數固體之外,對於移動離子而言,具有許多不同環境的固體亦將可發揮優異的性能。研究團隊表示,新開發的設計方法為仰賴固體中離子快速運動的高性能材料開發提供了一條新途徑。

資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/240314_li-ion-conductor.html
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