北海道大學等發現手工混合原料可顯著提高固體電解質性能

 

刊登日期:2025/2/8
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北海道大學與東北大學發表了一項研究成果,發現在合成全固態電池使用的固體電解質時,只須將材料在置入設備之前以手工混合一小段時間,合成之固體電解質的離子電導率即產生巨大變化。
 
一般固體電解質的合成採用以球磨機混合原料進而促進化學反應的方法,且此方法在硫化物、鹵化物等柔軟固體電解質的合成方面已成為標準手法。目前對於合成時間、旋轉速度、是否產生發熱等差異而導致的有效性差異也已得到驗證。相對於此,北海道大學等則關注於過去甚少被提出,且在投入設備之前以手動混合的方法。
 
研究團隊利用硫化物固體電解質Li7P3S11,並以SPring-8分析了預混合與非預混合的差異。結果顯示,在未予以預混合的情況下,升溫過程中也析出了Li7P3S11以外的晶相,並且逐漸轉變為Li7P3S11。另一方面,經過預混合後,獲得了接近Li7P3S11前驅玻璃的局部結構,並可觀察到Li7P3S11相形成為單晶相的過程。另已確認經過預混合之材料的離子傳導度提高了約一位數(詳見連結中內容圖表)。
 
此外,研究團隊也對近年發現之鈉離子傳導鹵化物NaTaCl6的合成,進行了預混合與非預混合之間的差異調查,並發現經過預混合之材料的離子傳導率提高了5~7倍。
 
雖然目前尚不清楚為什麼會出現此類差異,但研究團隊認為「材料附著於球磨機設備或研磨介質表面的容易程度差異可能造成了影響」。此項研究發現可望有助於有效率且合乎邏輯的新型電解質材料探索,進而加速全固態電池的發展。

資料來源: https://www.hokudai.ac.jp/news/pdf/241220_pr.pdf
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