一種新型原子結(jié)構(gòu)排列或?qū)⑼苿庸虘B(tài)電池的發(fā)展。目前的鋰離子電池中通常含有液態(tài)電解質(zhì)，與其相比，固態(tài)電池使用固體電極和固體電解質(zhì)，不僅能量密度大，而且安全性能好。

據(jù)外媒報道，京都大學(xué)綜合電池材料科學(xué)研究所（ iCeMS）的科學(xué)家設(shè)計了一種新型“反鈣鈦礦”固體材料，有望取代目前鋰離子電池使用的易燃有機液體電解質(zhì)。

鈣鈦礦化合物具有優(yōu)異的導(dǎo)電能力及其他性能，在大量技術(shù)中得到測試和應(yīng)用。這種材料由原子式為ABX3的大量原子組合而成，其中A和B是帶正電的原子，而X是帶負電的原子。

最近，科學(xué)家們一直在嘗試開發(fā)一種名為反鈣鈦礦的化合物。這種材料顛倒上述原子式，將兩種帶負電荷的“陰離子”和一種帶正電的“陽離子”結(jié)合在一起，還具有許多有趣的特性，如超導(dǎo)性。與大多數(shù)材料不同的是，它們在受熱時會收縮。

富鋰、富鈉反鈣鈦礦，如Li3OCl和Na3OCl，具有較高的離子導(dǎo)電性和堿金屬濃度，有望取代鋰離子電池中的液體電解質(zhì)。研究負責(zé)人、iCeMS固態(tài)化學(xué)家Hiroshi Kageyama表示：“談到使固體材料實現(xiàn)類似鋰離子導(dǎo)電性，這方面的研究一直具有挑戰(zhàn)性。”

Kageyama及其團隊合成了新系列富鋰鈉反鈣鈦礦，以克服這一問題。這種反鈣鈦礦中不含有“硬”氧和鹵素陰離子，而是一種氫離子（氫化物）和“軟”硫族陰離子（如硫）。通過大量理論和實驗研究，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在這些反鈣鈦礦中，軟陰離子晶格為鋰離子和鈉離子提供了理想的導(dǎo)電路徑，并可通過使用化學(xué)替代品來增強這一性能。據(jù)推測，這些性能優(yōu)勢部分歸功于氫化物，這種物質(zhì)具有改變大小和擴大組合空間的能力。這有助于穩(wěn)定化合物的結(jié)構(gòu)。此外，其反常振動模式有助于提升離子導(dǎo)電性。

Kageyama表示：“為了開發(fā)固態(tài)電解質(zhì)，并將其應(yīng)用于高性能電動汽車的全固態(tài)金屬離子電池，可以利用化學(xué)替代品繼續(xù)進行實驗，其中仍有很大的改進空間。”