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深圳高级研究所等提出了离子超导机制和固体电解质设计的新思路

来源:大连空压机专营店 作者:大连空压机招聘信 时间:2020-05-13 08:51 点击量:

3月6日,中国科学院深圳先进技术研究所光子信息与能源材料研究中心助理研究员陆子恒与香港科技大学机械工程系教授弗朗切斯科奇合作,提出了固体电解质中离子超导的新机制,并设计了一种新的低维反钙钛矿固体电解质。

固体电解质(原位固体电解质)从外部施加的电场可以通过离子移动固体(使物质带电)。相反,利用离子的活性来接收能量是可能的。它被用作固体氧化物燃料电池的发电材料和电解电容器的电极导体。

在金属和半导体中,电流主要归因于电子的活性,而在固体电解质中,电流主要归因于离子的活性。运动的带电粒子在溶液中类似于离子电解质,离子在其中运动的介质在低速时是固体,在低温时导电率低。

固体阳离子的快速传输对于各种固态设备至关重要,固态电池是最突出的一种。固态电池作为下一代高比能量、高安全性的储能技术,有望取代现有的锂离子电池,受到学术界和家庭的广泛关注。目前,固态电池的焦点之一是固体电解质的低离子电导率,这限制了固态电池在室温下的输出功率,也限制了固态电池的实际使用。目前,高离子电导率固体电解质材料的设计是固体离子学的研究热点之一,也是公认的问题。

固态电池是一种电池技术。与当今广泛使用的锂离子电池和锂离子聚合物电池不同,固态电池是使用固体电极和固体电解质的电池。

因为科学界认为锂离子电池已经达到极限,固态电池被认为是近年来能够继续其锂离子电池地位的电池。固态锂电池技术使用由锂和钠制成的玻璃化合物作为导电物质来代替以前锂电池的电解液,大大提高了锂电池的能量密度。

受低维有机和无机反钙钛矿光伏类别的启发,该团队提出了从基本“布局单元”逐层构建发散维反钙钛矿固体电解质的设计思想。该团队发现,低维结构中的声子软化会导致锂离子的快速传输。在此基础上,该团队期待二维和二维以下的反钙钛矿不仅具有极高的非湍流性,而且具有接近液体电解质的离子电导率(10mScm-1)。目前,该小组正在积极合成此类材料,并取得了一定进展。

大连空压机余热回收的电导率与温度有很大的相关性。金属的电导率随着温度的升高而降低。半导体的电导率随着温度的升高而增加。在一个温度范围内,电导率可以近似为与温度成正比。为了控制物质在不同温度下的电导率,有必要设置一个匹配的参考温度。电导率和温度之间的相关性通常可以表示为电导率相对于上部温度线图的斜率。

本研究提出的从结构模板缓慢构建固体电解质的设计思想和声子软化诱导离子超导的机理,对下一代固体电池关键材料的设计具有重要的指导作用。

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