传统上,如果全固态电池中固体电解质的电导率低,则正极的厚度增加,使得难以提高容量。
开发出世界上导电率最高的固体电解质“超级锂离子导体”,据称可显着改善全固态电池的特性。
东京工业大学创新研究所全固态电池研究中心研究小组研究了常规锂离子导体(12mScm at 27℃−1)通过将化学成分的熵增加到 32mScm−1电导率增加至 日本质子加速器研究中心(J-PARC)通过中子衍射分析了新材料的晶体结构,并根据结果创建了计算模型。利用第一性原理计算分析锂离子传导的机理,发现根据元素的排列,锂离子传导的势垒减少一半并变得平滑,使离子更容易传导。
此次发现的新材料基本成分的晶体结构
通过使用这种新材料作为固体电解质,他们实现了在25℃室温下可提取约90%理论值能量的正极。每极面积容量为25mAhcm−2该值达到了传统全固态电池最高值的1.8倍。
此外,结合使用新材料的厚膜正极和锂金属负极,10 mAcm−2电流值超过20mAhcm−2据称,它已经实现了可以提取上述容量的全固态电池单元。
传统材料与新型材料的导电率对比
研究结果将为下一代储能设备提供新的指导方针,这是电动汽车和智能电网成功的关键。