豐橋技術科學大學開發出快速合成硫化物固態電解質材料的方法

 

刊登日期:2023/11/2
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由於出色的安全性與輸出特性,全固態電池可望成為電動車(EV)用次世代電池選項而受到矚目,相關開發亦不斷推進。而日本豐橋技術科學大學即開發了一項可快速合成硫化物固體電解質材料的方法。研究團隊利用過量的硫黃與ACN-THF-EtOH混合溶媒,在短時間內成功合成了Li10GeP2S12,並以紫外光-可見光(UV-Vis)分光法檢查前驅物溶液的狀態,結果發現產生了S42-、S62-、S3・-等多硫化鋰。據此,研究團隊推測該反應經過以下過程進行。
1. Li離子與高極性溶媒乙醇(EtOH)強烈配位,多硫化物離子被Li離子遮蔽,進而促使高反應性的S3・-自由基陰離子穩定化。
2. 生成的S3·-攻擊P2S5、GeS2,以致P2S5的籠狀結構形成開裂。
3. GeS2鍵被切斷,反應持續進行。
4. 生成的硫代磷酸鋰溶解於具有高溶解性之乙腈(ACN)與四氫呋喃(THF)的混合溶媒中,進而在短時間內獲得均一之前驅物溶液。。

由於此方法在反應過程中無需球磨或高能量處理,因此以7.5小時的總合成時間成功地調製出Li10GeP2S12。生成的Li10GeP2S12在25°C狀態下展現出1.6 mS cm-1的高離子傳導性。今後豐橋技術科學大學將進一步致力於Li10GeP2S12以外之高離子傳導性硫化物固態電解質的合成。


資料來源: https://www.tut.ac.jp/docs/PR231003.pdf
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