Университет Нагои (Япония) зафиксировал рекордную ионную проводимость 16,3 мСм/см в оксифторидном электролите
Репортаж от Wedoany,Группа под руководством доцента Такэси Ядзимы из Института материаловедения и инновационного инжиниринга Университета Нагои (Япония) раскрыла механизм высокой проводимости оксифторидного твёрдого электролита LLNOF. Изменяя соотношение лития, лантана и вакансий в материале, исследователи достигли объёмной ионной проводимости лития 16,3 мСм/см — это наивысшее значение, когда-либо зафиксированное для оксидных твёрдых электролитов.

При регистрации на рейс пассажиров всегда просят подтвердить, что в багаже нет портативных зарядных устройств или пауэрбанков. Причина в том, что литий-ионные аккумуляторы в таких устройствах переносят ионы лития между электродами через легковоспламеняющийся жидкий электролит; при повреждении батареи жидкий электролит может вызвать возгорание. Замена жидкого электролита на твёрдый — одно из направлений снижения такого риска. Сложность заключается в повышении ионной проводимости, то есть в лёгкости миграции ионов лития внутри твёрдого электролита.
Некоторые современные твёрдые электролиты с высокой проводимостью изготавливаются из сульфидных или хлоридных материалов; их проводимость обусловлена деформацией электронного облака вокруг анионов при прохождении ионов лития через материал. Однако такие материалы при контакте с влагой выделяют токсичные газы, такие как сероводород или хлороводород. Напротив, оксиды и оксифториды более прочны и обладают более высокой электрохимической стабильностью в качестве электролитов, выдерживая повторяющиеся колебания напряжения при заряде и разряде, хотя их проводимость обычно ниже. Ядзима ранее сформулировал это противоречие так: оксифториды безопаснее, но имеют низкую проводимость; сульфиды обладают высокой проводимостью, но опасны.
В 2024 году был открыт оксифторидный кристалл с химической формулой Li₂–xLa(1+x)/3Nb₂O₆F (сокращённо LLNOF), проводимость которого достигла 7 мСм/см — уровня, сопоставимого с жидкими электролитами. Этот результат тогда нельзя было объяснить известными механизмами: электронное облако вокруг центрального иона фтора в LLNOF не так легко деформируется, как в сульфидах или хлоридах. Впоследствии группа Ядзимы самостоятельно вырастила высококачественные монокристаллы LLNOF; по словам исследователя, этот этап занял более года, поскольку для структурного анализа требовались кристаллы исключительно высокого качества.
Команда использовала метод Бриджмена для выращивания монокристаллов LLNOF миллиметрового размера и с помощью монокристальной дифракции определила локальное расположение и перераспределение атомов в элементарной ячейке. Результаты показали, что вокруг центрального иона фтора находятся четыре атомные позиции, расположенные тетраэдрически; каждая позиция может вмещать ион лития, атом лантана или находиться в вакантном состоянии. При каждом прыжке иона лития в соседнюю вакансию центральный ион фтора слегка смещается в сторону прежнего положения иона лития, совершая своего рода «увёртку», что снижает энергетический барьер, который необходимо преодолеть иону лития при прыжке. По сравнению с оксифторидами с жёстким каркасом, этот динамический механизм обеспечивает LLNOF более высокую ионную проводимость лития.
Затем исследователи изменили относительное соотношение лития, лантана и вакансий в LLNOF (то есть значение x в химической формуле) для оптимизации состава и обнаружили, что чем меньше x, тем выше проводимость. В итоге была достигнута объёмная ионная проводимость лития 16,3 мСм/см. Результат опубликован в Journal of the American Chemical Society. Ядзима считает, что этот механизм, не зависящий от высокополяризуемых ионов, может быть использован для разработки более эффективных оксидных твёрдых электролитов; ранее в отрасли преобладало мнение, что сульфидные материалы являются лучшими проводниками благодаря свойствам анионов, и данный механизм бросает вызов этой точке зрения. Исследовательская группа отмечает, что этот результат приближает твёрдотельные литий-ионные батареи к практическому применению.
Связанные продукты

Вращающийся мембранный деаэратор
QINGDAO CHANGNING BOILER THERMAL POWER EQUIPMENT CO., LTD.



Полностью закрытое кольцевое распределительное устройство с изоляцией SF6-газом
Zhejiang Juhonkia Intelligent Electric Co., Ltd.
Двунаправленный металлический дисковый затвор с жестким уплотнением
Henan Quanshun Flow Control Science & Technology Co., Ltd.

Серия LVB 35–500 кВ маслонаполненные инвертированные трансформаторы тока
Shandong TaiKai Instrument Transformer Co., Ltd.
Гидроэнергогенераторный агрегат
Dongfang Electric Corporation Dongfang Electric Machinery Co., Ltd.
Гидравлическая анкерная буровая установка для угольной шахты CMM2-15, CMM2-15Y
Shanxi Tianju Heavy Industry Machinery Co., Ltd.

DDZM102-Z/DО—Однофазный интеллектуальный сетевой счетчик электроэнергии
Wasion Group Limited Co., Ltd.








