Батареи из твердых материалов могут стать безопаснее благодаря новому структурному расположению атомов. Это удалось сделать ученым из Института комплексных исследований клеток и материалов (iCeMS) при Киотском университете. Они разработали новый тип антиперовскита. Этот тип соединений предусматривает объединение двух типов отрицательно заряженных анионов и одного типа положительно заряженных катионов. Они также обладают множеством интересных свойств, включая сверхпроводимость и, в отличие от большинства материалов, сжатие при нагревании.
Богатые литием и натрием антиперовскиты, такие как Li3OCl и Na3OCl, привлекают внимание ученых из-за их высокой ионной проводимости и концентрации щелочных металлов, что делает их перспективной альтернативой жидким электролитам, используемых в литий-ионных батареях. «Однако достижение сопоставимой с литий-ионной проводимости в твердых материалах было сложной задачей», — объясняет химик Хироши Кагеяма, руководивший исследованием.
Кагеяма и его команда синтезировали новое семейство богатых литием и натрием антиперовскитов, которые решили проблему с проводимостью. Вместо «жестких» анионов кислорода и галогена их антиперовскиты содержат анион водорода, называемый гидридом, и «мягкие» анионы халькогена, такие как сера.
Мягкая анионная решетка обеспечивает идеальный путь проводимости для ионов лития и натрия, который может быть дополнительно усилен химическим замещением.
Преимущества нового семейства антиперовскитов, по-видимому, частично объясняются способностью гидрида изменять свой размер и расширять свое композиционное пространство. Это помогает стабилизировать структуру соединения. Кроме того, его аномальная колебательная мода способствует ионной проводимости.
«В конечном итоге появятся твердотельные электролиты в полностью твердотельных металло-ионных батареях для высокопроизводительных электромобилей», — заключает Кагеяма.
Читайте также
Аборты и наука: что будет с детьми, которых родят
Посмотрите на самые красивые снимки «Хаббла». Что увидел телескоп за 30 лет?
Названо растение, которому не страшно изменение климата. Им питается миллиард человек