固態(tài)電解質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)中的缺陷 使固態(tài)電池研究再獲得新進展

導(dǎo)讀美國的科學(xué)家們使用復(fù)雜的成像技術(shù)觀察到了一種固態(tài)電解質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)中以前未知的缺陷。科學(xué)家們推斷，這些缺陷可能在電解質(zhì)的性能中發(fā)揮了重要作用，將它們更仔細地設(shè)計到材料中可能會產(chǎn)生令人印象深刻的結(jié)果。

盡管固態(tài)電池已經(jīng)引起了儲能行業(yè)的注意，但迄今為止它們的商業(yè)應(yīng)用非常有限，還處于科學(xué)調(diào)查和潛在商業(yè)化的不同階段，有大量不同的潛在材料可以取代如今鋰離子電池中使用的液體電解質(zhì)。

由美國康奈爾大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家們對這樣一種材料進行了更仔細的研究，通過阿貢國家實驗室的同步輻射光源設(shè)施先進光子源的最新成像技術(shù)使之成為可能。

該小組研究了一個鋁摻雜的氧化鑭鋰（LLZO）的樣品。盡管在商業(yè)生產(chǎn)方面，氧化物材料被認為比硫化物或聚合物更具挑戰(zhàn)性，但氧化物也有潛力?？的螤柎髮W(xué)的研究人員表示，LLZO具有很高的離子傳導(dǎo)性和良好的穩(wěn)定性能。

在合成了LLZO樣品后，該小組前往高級光子源，在那里他們采用了一種名為布拉格相干衍射成像的技術(shù)，將X射線束照射到該材料的一微米大小的晶粒上，并創(chuàng)建其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的三維圖像。

康奈爾大學(xué)的研究員孫一飛說“這些電解質(zhì)被認為是完美的晶體，但是我們發(fā)現(xiàn)的是以前沒有報道過的缺陷，如位錯和晶界。”這項工作進一步表明，在材料中摻入鋁的過程是造成許多這些位錯和晶界的原因，并且可以為固態(tài)電池的未來發(fā)展提供參考。

該小組現(xiàn)在正計劃進一步研究，以了解這些缺陷如何影響電池在充電和放電時的工作機制，以及他們是否可以控制這些缺陷的增長以獲得進一步的優(yōu)勢。該小組的高級科學(xué)家Andrej Singer說“現(xiàn)在我們確切地知道我們在尋找什么，我們想找到這些缺陷，并在我們操作電池時觀察它們，我們離它還很遠，但我們可能正處于一個新的發(fā)展起點，我們可以有目的地設(shè)計這些缺陷，以制造更好的儲能材料。”

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