科学家们发现了一种稳定且高导电性的锂离子导体

发布于: 2024-09-28 00:00
阅读: 8
分类: 新闻动态

科学家们发现了一种稳定且高导电性的锂离子导体,可用作固态锂离子电池中的固体电解质。固态锂离子电池使用固体电解质,不易燃,与液体电解质电池相比,具有更高的能量密度和离子迁移数。 这些功能使它们成为传统液体电解质电池主导市场(包括电动汽车)的潜在替代品。 尽管有这些优点,固体电解质仍存在缺点,例如锂离子电导率较低以及难以维持电极与固体电解质之间的充分接触。

虽然硫化物固体电解质具有导电性,但它们会与水分反应形成有毒的二硫化氢。 因此,需要既导电又在空气中稳定的非硫化物固体电解质来制造安全、高性能和快速充电的固态锂离子电池。

确切地说,即使在 –10°C 的温度下,新材料在室温下也具有与传统氧化物基固体电解质相同的电导率。 此外,由于在 100 °C 以上的电导率也已得到验证,因此该固体电解质的工作范围为 –10 °C 至 100 °C。 传统的锂离子电池无法在低于冰点的温度下使用。 因此,常用手机锂离子电池的工作条件为0℃至45℃。

研究了该材料中的锂离子传导机制。 烧绿石型结构的传导路径覆盖了位于 MO6 八面体形成的隧道中的 F 离子。 传导机制是锂离子的顺序运动,同时改变与氟离子的键。 Li离子总是穿过亚稳态位置移动到最近的Li位置。 与 F 离子结合的固定 La3+ 通过阻断传导路径并消除周围的亚稳态位置来抑制锂离子传导。

与现有的锂离子二次电池不同,氧化物基全固态电池不存在因损坏而导致电解液泄漏的风险,也不像硫化物基电池那样产生有毒气体的风险。 因此,这项新的创新预计将引领未来的研究。 “新发现的材料是安全的,并且比之前报道的基于氧化物的固体电解质具有更高的离子电导率。 这种材料的应用有望开发出革命性的电池,这种电池可以在从低到高的宽温度范围内工作,值得注意的是,新材料非常稳定,如果损坏也不会点燃。 它适用于飞机和其他对安全至关重要的地方。 它还适合高容量应用,例如电动汽车,因为它可以在高温下使用并支持快速充电。 此外,它还是一种有前途的用于电池、家用电器和医疗设备小型化的材料。

总之,研究人员不仅发现了一种具有高导电性和空气稳定性的锂离子导体,而且还引入了一种新型的超离子导体–焦绿宝石型氧氟化物。探索锂周围的局部结构、它们在传导过程中的动态变化,以及它们作为全固态电池固态电解质的潜力,是未来研究的重要领域。

 

分享

推荐文章

  • 2025-01-18
    admin
    一、锂电池的发展方向 随着锂电池在电动汽车、智能手机等市场的应用不断扩大,对锂电池的要求也不段提高。未来锂电池的发展方向主要包括:能量密度的提高、安全性的提高、成本的降低等方面。   1.提高锂电池的能量密度 电池的能量密度指的是:单位体积或单位重量的电池所储存的电能。与液态电池和刀片电池相比,固态电池的能量密度最高。目前,锂电池的能量密度已经达到了较高的水平,但仍有进一步提高的空间,以进一步提高电池的续航能力。 2.提高锂电池的安全性和稳定性 锂电池的安全问题是当出现一些外力撞击或者内部短路以及一些不可控的安全事故时,电池在短时间内会发热,发热后的连环的链式反应是安全的最关键的问题。主要原因如图: 安全问题比较常见的发生于智能手机的充电过程发生爆炸。 固态电池就是一个很好的解决方案。如果采用固态电解质替代可燃的体系,就有可能实现链式反应的阻隔;还可以采用一些水系的溶剂,也可以实现阻隔。 3.提高锂电池的环保性 锂电池虽然不含铅镉汞等重金属污染,但报废的锂电池对环境仍有明显的危害性。锂电池中含有丰富...
  • 2025-01-06
    admin
    导读:正极材料是决定锂离子电池性能的关键材料之一,也是目前商业化锂离子电池中主要的锂离子来源,其性能和价袼对锂离子电池的影响较大。   正极材料是决定锂离子电池性能的关键材料之一,也是目前商业化锂离子电池中主要的锂离子来源,其性能和价袼对锂离子电池的影响较大。目前研制成功并得到应用的正极材料主要有钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料镍钴锰酸锂(NCM)和镍钴铝酸锂(NCA)等。   钴酸锂(LCO):适合小型电池,实际容量不高   钴酸锂是第一代商业化正极材料,在几十年的发展中逐渐改性和提高,可以认为是最成熟的锂离子电池正极材料。钴酸锂具有放电平台高、比容量较高、循环性能好、合成工艺简单等优点。但该材料含钴较多,成本较高。   钴酸锂仍是小型锂电池的最佳选择。目前在3C电子电池中,大多数仍使用钴酸锂而并非比容量更高的三元材料,原因是钴酸锂材料的压实密度大于三元材料,即单位体积内能容纳的钴酸锂量更多。在更为重视体积密度的小型电池中,钴酸锂占有着一席之地。   钴酸锂理论容量高,但实际...
  • 2024-12-13
    admin
    国创中心是科技部推动建设的第二个国家技术创新中心,也是首个国家级新能源汽车技术创新中心,通过整合全球资源推进新能源汽车共性、前沿关键技术的集成创新,目标是成为世界新能源汽车的技术创新策源地、技术标准的引领地、开放融合创新的示范地、汽车高端人才的聚集地。
  • 0572-630 1196
  • 返回顶部