Кейсы

Открыт метод ускорения ионов в твердых электролитах

Далее

Команда ученых Национальной лаборатории Ок-Ридж обнаружила ранее неизвестное свойство твердого электролита, которое может обеспечить ему ускоренный транспорт ионов. Механизм, описанный в журнале Advanced Energy Materials, указывает на новую стратегию создания проводящих твердых электролитов.

В аккумуляторе электролиты переносят ионы лития от отрицательного к положительному электроду во время разрядки. При зарядке батареи направление потока меняется. Органические жидкие электролиты в современных литий-ионных аккумуляторах огнеопасны и могут протекать, что усложняет их массовое производство. Твердые электролиты, наоборот, лишены этих недостатков, но их ионная проводимость обычно не высока.

Ученые будут бороться с ожирением с помощью наночастиц

«Твердые электролиты — одни из наиболее важных составляющих при создании надежных, мощных, емких твердых аккумуляторов, — говорит ведущий автор работы Чен Ма. — Но в настоящее время их применение ограничено из-за низкой проводимости».

Для прямого наблюдения за атомной структурой в твердых электролитах, исследователи использовали просвечивающий растровый электронный микроскоп, посылающий электроны через образец, в данном случае — прототип LLTO, созданный из блоков лития, лантана, титана и кислорода. Его объемная проводимость наивысшая среди окисей, пишет Phys.org.

Проведя симуляцию молекулярной динамики, ученые подкрепили свои наблюдения теорией.

В этом материале ионы лития двигаются быстрее всего в двухмерной плоскости, но есть крошечные объекты, от 5 до 10 нанометров шириной, похожие на поставленные под правильным углом полки, через которые ионы лития могут двигаться и в других направлениях. Чем меньше эти полки, тем проще ионам перемещаться в направлении тока.

Неожиданная находка физиков — что тонкие рельефы всего в несколько нанометров могут увеличить число путей движения ионов — открывает новые перспективы. «Это масштаб длины, который часто не замечали, может оказаться ключевым для быстрой проводимости ионов», — говорит Мяофан Чи, соавтор работы.

Загрузка...