Соединения перовскита позволят заменить горячие органические электролиты в литий-ионных батареях, что скажется на их безопасности — фактор возгорания практически исчезнет. Об этом пишет журнал Nature Communications.
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.
Journal information