全固體電池因以固體電解質(zhì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有機(jī)電解液，有望提高安全性和延長使用壽命，所以作為新一代電池的有力候選而備受關(guān)注。最近，又發(fā)現(xiàn)了一種可以進(jìn)一步提高性能的固體電解質(zhì)。
這就是硫化物類固體電解質(zhì)的一種——Li10GeP2S12。表示鋰擴(kuò)散速度的離子傳導(dǎo)率極高，常溫（27℃）下可達(dá)1.2×10-2S/cm。是由東京工業(yè)大學(xué)、豐田汽車和高能加速器研究機(jī)構(gòu)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的。用主導(dǎo)研發(fā)的東京工業(yè)大學(xué)研究生院綜合理工學(xué)研究科物質(zhì)電子化學(xué)專業(yè)教授菅野了次的話說，就是“打破了此前固體電解質(zhì)無法實(shí)現(xiàn)的常溫10-2S/cm的障礙”。
探明了結(jié)構(gòu)和鋰的分布
除提高離子傳導(dǎo)率之外，此次研究的另一重大成果是對(duì)Li10GeP2S12結(jié)構(gòu)的分析。由大強(qiáng)度質(zhì)子加速器設(shè)施“J-PARC”中的超高分辨粉末中子衍射設(shè)備“SuperHRPD（BL08)”的中子衍射測(cè)定，最終探明了晶體結(jié)構(gòu)。
分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Li10GeP2S12具有不同于此前固體電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)（圖2）。具體而言，Li10GeP2S12為3維骨架結(jié)構(gòu)物質(zhì)，在其骨架結(jié)構(gòu)內(nèi)部，由于鋰呈鏈條結(jié)構(gòu)存在，所以實(shí)現(xiàn)了較高的鋰傳導(dǎo)性。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)構(gòu)成材料中鋰所占比例很高，從而證實(shí)了離子傳導(dǎo)率提高的原因。
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