锡硅替代锗固态电解质降低锂电池成本

2017-07-19 09:26

全固态电池的优势

相较于采用锂离子导电液体的常见锂离子电池，未来的全固态电池拥有以下优势：安全性及可靠性得到提升，储能量较高、使用寿命更长。

超离子导体（superionic conductors）——固态晶体（solid crystals）的研究发现提升了锂离子的移动速率，进而促进这类电池的研发进展，但这款前景较好的设计却一度依赖于对稀有金属锗的应用，由于其价格过于昂贵，无法实现大规模应用。

Kanno表示，由于化学稳定性高且易于装配，这款新材料提升了对固态电解质进行精细调整的可能性，进而满足各类工业需求及消费需求。

2011年，Kanno及其团队成员与丰田汽车、日本的高能加速研究机构（KEK）开展合作，在发表的论文中引入了结构为Li10GeP2S12 (LGPS)的固态电解质。该材料在纯固态电池研发竞争中占据了先手，该团队还基于LGPS结构研发其他的固态电解质并取得了成效。

优化LGPS框架结构提升性能

在最近发布的一篇论文中，研究人员保留了相同的LGPS框架结构，对锡、硅及其他成分的原子的速率及位置分布进行了精密调整。其研究成果LSSPS材料（成分：Li10.35[Sn0.27Si1.08]P1.65S12 (Li3.45[Sn0.09Si0.36]P0.55S4)）在室温下的锂离子导电性为1.1 x 10-2 S cm-1，几乎接近最初的LGPS结构的性能。

尽管还需要进行进一步的调整，研究人员可根据其不同的用途来优化材料性能，为降低生产成本带来了新希望，且不必牺牲材料的性能。

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