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有读书笔记A lithium superionic conductor

唐唐 添加于 2011-8-7 20:41 | 2655 次阅读 | 0 个评论
  •  作 者

    Kamaya N, Homma K, Yamakawa Y, Hirayama M, Kanno R, Yonemura M, Kamiyama T, Kato Y, Hama S, Kawamoto K, Mitsui A
  •  摘 要

    Batteries are a key technology in modern society1, 2. They are used to power electric and hybrid electric vehicles and to store wind and solar energy in smart grids. Electrochemical devices with high energy and power densities can currently be powered only by batteries with organic liquid electrolytes. However, such batteries require relatively stringent safety precautions, making large-scale systems very complicated and expensive. The application of solid electrolytes is currently limited because they attain practically useful conductivities (10?2?S?cm?1) only at 50–80?°C, which is one order of magnitude lower than those of organic liquid electrolytes3, 4, 5, 6, 7, 8. Here, we report a lithium superionic conductor, Li10GeP2S12 that has a new three-dimensional framework structure. It exhibits an extremely high lithium ionic conductivity of 12?mS?cm?1 at room temperature. This represents the highest conductivity achieved in a solid electrolyte, exceeding even those of liquid organic electrolytes. This new solid-state battery electrolyte has many advantages in terms of device fabrication (facile shaping, patterning and integration), stability (non-volatile), safety (non-explosive) and excellent electrochemical properties (high conductivity and wide potential window)9, 10, 11.
  •  详细资料

    • 文献种类: Journal Article
    • 期刊名称: Nature Materials
    • 期刊缩写: Nat Mater
    • 期卷页: 2011
    • ISBN: 1476-1122
  • 学科领域 工程技术 » 动力与电气工程

  •  所属群组

    工程学综合  
  • 相关链接 DOI URL 

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    研究开发出“超离子”固态锂电池
    据美国物理学家组织网8月4日(北京时间)报道,一个日本研究小组开发出一种能像电解液一 样产生电流的固态电介质,并用其制造出了固态锂电池,其导电性可达到现有液态锂离子电池的水平。研究人员表示,由于固体更紧密坚固,这种高导电性的固态锂 电池能在更宽的温度范围下供电,抵抗物理损伤和高温的能力更强。相关研究发表在《自然—材料学》上。
     
    锂离子电池由于能效密度高、再充性能好、使用损耗小等优点,普遍用于消费电子领域和电动汽 车。目前高能效、高密度的化学电池只能靠液态电介质才能实现,而液态介质比较脆弱,需要给电池附加多重安全防护措施,这就使得大型电池系统既复杂又昂贵。 而现有的固体电介质实际电导率很低,只能达到液态电解液的十分之一左右,对温度变化较敏感,工作温度限制在了50℃到80℃范围。
     
    研究小组开发的称为锂超离子导体(Li10GeP2S12)的新材料,仍然用锂作离子导 体,但给它们涂了一层晶体结构层,天然晶格就成了允许离子通过的小孔,外层结构生成了让离子能够运动的通道。他们对这种固态锂电池进行了测试,发现其在导 电性能上达到了现有液态锂离子电池的水平,而且新电池能在-100℃到100℃之间的温度范围内工作。
     
    研究人员指出,这种固态电介质电池在制造上易于成型、模压和组装,制造工艺更加简单而廉价,稳定性好不挥发。如果大量生产有望降低消费型电子设备的价格,尤其是在电池就占了近一半成本的电动汽车领域。(来源:科技日报 常丽君)
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