固态锂离子电池电解质的传输机理揭示

2020-09-02 16:47 ryder

中国科技大学的马骋教授团队用球差校正透射电显微镜(sem)观察到一个奇怪的非周期结构,虽然只有一个原子厚度,结构缺可以显著影响锂离子运输,因此成为除了晶界、点缺陷之外又一个类需要固体锂电池研究人员密切关注周期性结构。这项研究结果最近发表在国际学术期刊《自然通讯》上。
 
全固态锂电池由于其安全性和高能量密度,已成为当前电池研究的热点。为了设计高离子电导率的固体电解质,有必要充分了解锂离子的输运机理。
 
利用经典固态电解的球修正透射电子显微镜(TEM)观察,研究者在单原子层中发现了大量的缺陷,这些缺陷相互形成闭环。综合分析表明,虽然缺陷只有一个原子厚度,但其特殊的原子结构阻止了锂离子的完全通过。当这些缺陷结合形成闭环时,封闭体积内的锂离子无法逃逸,外部的锂离子也无法进入,这部分材料本质上无法参与离子输运。电子显微镜观察证实该现象在样品中大量存在,固体电解质的离子电导率因此会降低约1-2个数量级。研究人员将这种独特的非周期结构命名为“单壁锂捕集器”。如果能减少甚至避免单壁锂阱的形成,则离子电导率将得到显著提高。

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