Antiperovskit-Batterien explodieren nicht wie ihre Lithium-Ionen-Batterien

Batterien aus festen Materialien könnten durch eine neue strukturelle Anordnung der Atome sicherer werden.

Wissenschaftlern des Instituts ist dies gelungenIntegrierte Zell- und Materialforschung (iCeMS) an der Universität Kyoto. Sie haben eine neue Art von Antiperowskit entwickelt. Bei dieser Art von Verbindung werden zwei Arten negativ geladener Anionen und eine Art positiv geladener Kationen kombiniert. Sie haben auch viele interessante Eigenschaften, darunter Supraleitung und, anders als die meisten Materialien, Schrumpfung beim Erhitzen.

Lithium- und natriumreiche Antiperowskite wie zwie Li3OCl und Na3OCl ziehen sie aufgrund ihrer hohen Ionenleitfähigkeit und Konzentration an Alkalimetallen die Aufmerksamkeit von Wissenschaftlern auf sich und machen sie zu einer vielversprechenden Alternative zu flüssigen Elektrolyten, die in Lithium-Ionen-Batterien verwendet werden. „Es war jedoch eine Herausforderung, eine Leitfähigkeit zu erreichen, die mit der von Lithiumionen in festen Materialien vergleichbar ist“, erklärt der Chemiker Hiroshi Kageyama, der die Studie leitete.

Kageyama und sein Team synthetisierten neuEine Familie lithium- und natriumreicher Antiperowskite, die das Leitfähigkeitsproblem löste. Anstelle von "harten" Sauerstoff- und Halogenanionen enthalten ihre Antiperowskite ein Wasserstoffanion, das als Hydrid bezeichnet wird, und "weiche" Chalkogenanionen wie Schwefel.

Das weiche anionische Gitter bietet einen idealen Leitungsweg für Lithium- und Natriumionen, der durch chemische Substitution weiter verbessert werden kann.

Die Vorteile der neuen Familie der Antiperowskite,anscheinend teilweise aufgrund der Fähigkeit des Hydrids, seine Größe zu ändern und seinen Zusammensetzungsraum zu erweitern. Dies hilft, die Struktur des Gelenks zu stabilisieren. Zusätzlich trägt sein anomaler Schwingungsmodus zur Ionenleitung bei.

„Letztendlich wird es Festkörperelektrolyte in Festkörper-Metallionenbatterien für Hochleistungs-Elektrofahrzeuge geben“, schließt Kageyama.

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