熵值阴离子陶瓷作为锂离子导体

在《华尔街日报》最近发表的一篇文章ACS材欧洲杯足球竞彩料信,研究人员提出了建设中期和熵聚阴离子锂超离子导体argyrodite结构,结晶的F−43 m空间群。他们也证明了熵的影响(成分障碍)的室温离子电导率和活化能等阴离子陶瓷材料。欧洲杯足球竞彩

研究:熵值阴离子锂超离子导体。图片来源:浸没式图像/ Shutterstock.com

背景

熵值材料(褶)引起了很大的欧洲杯足球竞彩关注多年来由于他们的可调,难以预料的属性。不同元素在同一晶体的引入导致构型熵的增加,ΔSconfig,在一种特殊的结构,这是熵概念的基础。

熵值合金、陶瓷、已知坚持熵概念,因此可以被认为是熵值的材料。欧洲杯足球竞彩然而,阴离子材料,广泛利用作为离子导体和电欧洲杯足球竞彩极材料,尚未受到高能的概念。

Polyanionic-based材欧洲杯足球竞彩料有一个有趣的特点,在那里他们可以提供一个严格的三维框架,用于快速扩散的离子通过间隙空间。理想情况下,所有的硫化和陶瓷氧化物锂离子导体含有共价键的聚阴离子作为固态电池的固体电解质。其中,锂硫代磷酸盐高离子电导率和合适的力学性能具有较大潜力,能与各种电池组件被放置在联系。

李Argyrodites,一般公式₆PS₅X (X = Cl, Br)和由PS4 3-tetrahedra和不协调的X -和S2 -阴离子,提供一个结构框架,促进锂的扩散。argyrodite-type材料进行广泛的调查在过去,在高室温离子电导率达到结果替换的欧洲杯足球竞彩磷、硫族化物,卤化物网站。

这使得他们一个合适的人选来实现高ΔSconfig和也可以帮助理解构型熵对锂离子的传输特性的影响。

虽然有许多的报道出现在文学上增强锂和质子传导中观察到熵岩盐氧化物,批判性分析的影响ΔSconfig电荷传输仍然需要被执行。同时,介绍了在多数作品中,熵通过阳离子混合。因此,阴离子混合的共价键或离子键主机格子argyrodite结构开辟了一条新途径,以实现较高的熵。

关于这项研究

在目前的研究中,研究人员准备阴离子材料,即李欧洲杯足球竞彩₆PS₅(Cl_0.33Br_0.33我_0.33)(难过)₆P (S_2.5Se_2.5][Cl_0.33Br_0.33我_0.33)(HEAR2),和李₆。₅(通用电气_0.5P_0.5][年代_2.5年代_e2.5]- [Cl_0.33Br_0.33我_0.33](HEAR3)通过一个经典固态化学路线。

连续替换的卤化物、硫族化物和磷网站进行改变或增加构型熵和ΔSconfig r值计算为1.24,2.28,和2.98 r为难过,HEAR2和HEAR3分别。HEAR2和HEAR3描绘成褶是基于他的初步研究。

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是成年人的材料的结构和基本性质是由互补同步加速器和中子散射技术。欧洲杯足球竞彩探讨了磷当地环境通过31 p魔角旋转(MAS)核磁共振(NMR)谱。电化学阻抗谱(EIS)和7李脉冲场梯度(PFG)核磁共振光谱被用来评估和材料的锂离子电导率。欧洲杯足球竞彩

观察

整个准备阴离子材料的结构分析,观察一个元素分配不均在各自的晶体。欧洲杯足球竞彩结果表明,完全阴离子熵argyrodite材料、难过和HEAR2,几乎堪比室温锂离子电导率和活化能(从7李PFG NMR光谱)。欧洲杯足球竞彩

离子电导率和活化能随着阳离子代换(HEAR3)下降,导致最低的价值以argyrodite-type锂离子导体,0.22 eV。应用Meyer-Neldel规则,研究人员发现,活化能是线性相关pre-exponential扩散系数的因素,D0。这表明随着构型熵的增加,晶格软化,影响大部分离子运输HEAR3的情况。

此外,XRD和NPD证明这三个材料有相似的结构属性,如类似卤/硫族化物网站反演从26%到33%李子结构和轻欧洲杯足球竞彩微的修改。

结论

最后,本研究提出了一种有效的方法合成高ΔSconfig多元素取代argyrodites通过锂离子混合。发现增加熵最小的影响他们的室温锂离子电导率(~ 10³年代厘米¹),但显著降低了导电活化能0.22 eV。

前者是最有可能由于分析样品的结构相似。然而,增加元素的数量更改或增加构型和振动熵(晶格软化)阴离子材料,可有协同或拮抗对电荷传输性能的影响。欧洲杯足球竞彩

总的来说,作者希望这些发现将鼓励更多的熵值研究离子导体,从而具有整合的电气和(电)化学性质。考虑到广泛的成分设计空间进行调查访问,这些增强的属性存在一个显著的优势锂离子导体的追求。

源

施特劳斯,F。林,J。达菲,M。et al。熵值阴离子锂超离子导体。ACS材欧洲杯足球竞彩料列托人。4,XXX, 418 - 423 (2022)。https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs欧洲杯足球竞彩materialslett.1c00817

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