大手门学院大学高见刚教授的研究小组与名古屋大学和高能加速器研究组织合作,首次在固体电解质中使用晶格之间存在电子的化合物,该化合物可以在电场作用下扩散氟离子。研究表明,氟离子传导是通过氧化物离子和阴离子电子之间的交换反应发生的。

 全固态氟离子电池是氟离子通过固体电解质在正极和负极之间来回移动来进行充电和放电的蓄电池。它的容量是锂离子电池的数倍,稳定性高,可承受长期使用,有望成为下一代高性能蓄电池,助力实现脱碳社会。

 迄今为止,使用镧、钡和氟的化合物作为固体电解质已经很常见,并且使用一种机制来产生氟离子可以在其中移动并传导氟离子的孔,但是提高导电率存在限制。

 电子作为阴离子固定在特定位置的化合物称为电子化合物,电子称为阴离子电子。该研究小组现已合成了一种由钡、氮和氟组成的电子化合物。为了抑制Ba杂质,我们选择含氮的Ba3N2作为原料粉末。添加钠或钾后电导率呈现增加趋势。

 此外,他认为间隙空间中的阴离子电子抑制了氟离子的顺利传导,当他尝试使用氟化氙进行阴离子电子与氟离子之间的交换反应时,还证明了交换反应。氟离子具有导电性。

 这是首次使用电子化物衍生材料实现氟离子传导。希望这能够引发新型固体电解质的探索性开发,用于全固体氟离子电池的发展。

纸张信息:【材料化学】层状Ba2-xAxNF1-x (A = Na, K)中阴离子电子与氟离子传导的拓扑化学氟化物交换反应

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