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    锂离子电池也有缺点,发现全固态电池的新材料

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    • Lv.25变形虫
      靓号:201486
      林奈
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      [ AI在线 ]
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    • 风能或光伏等可再生能源是间歇性的,生产高峰并不一定跟随需求高峰。因此,储存绿色能源对于摆脱化石燃料至关重要。光伏电池和风力发电产生的能量被储存起来,以备以后需要时使用。锂离子技术是目前性能最好,基于电池的储能技术。锂离子电池用于小型电子产品(智能手机、笔记本电脑),是电动汽车的最佳选择。锂离子电池有缺点吗?例如锂离子电池可能会因为制造问题起火,这在一定程度上是由于使用液体有机电解质的电流电池。

      锂离子电池也有缺点,发现全固态电池的新材料

      这些有机电解质是电池所必需的,但极易燃烧。解决方案?由易燃液体电解质转变为固体电解质(即,转向全固态电池)。这是一个非常困难的步骤,因为锂离子在固体中比在液体中移动得慢。这种低机动性限制了电池的充放电性能。

      科学家们一直在寻找能够制造全固态电池的材料。来自UCLouvain的科学家现在已经发现了这种物质,LiTi22(PS4)3,或LTPS。LTPS具有在固体中测量到的最高锂扩散系数(锂迁移率的直接测量)。LTPS的扩散系数远远高于任何已知物质,研究结果发表在《化学》上。

      锂离子电池也有缺点,发现全固态电池的新材料

      这种锂的迁移率直接来自于独特晶体结构(即,原子排列)的LTPS。这一机制为锂离子导体领域开辟了新的前景,并超越了LTPS。为寻找具有类似扩散机制的新材料开辟了道路。需要对这种材料进行进一步的研究和改进,以使其将来能够商业化。尽管如此,这一发现在理解具有极高锂离子迁移率的材料方面迈出了重要一步,而未来的全固态电池最终需要这种材料。这些材料,包括LTPS,可以用于许多技术,从汽车到智能手机。包括全固态锂离子电池在内的许多技术,都需要高离子导电的固态材料。

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      了解晶体结构如何决定离子扩散是快速离子导体发展的基础。在这些研究中,证明了LiTi 2(PS 4) 3的锂离子扩散系数,比目前最先进锂离子扩散系数高一个数量级。通过不寻常的LiTi 2(PS 4) 3晶体结构来解释这一观察结果,因为它没有正方体或八面体的位置让Li占据。这创造了一个平滑,令人沮丧的能量景观,类似于液体中的能量景观,而不是那些典型的固体。这种令人沮丧的能量景观导致了高扩散系数,结合了低活化能和高预因子。

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