大手門學院大學高見剛教授的研究小組與名古屋大學和高能加速器研究組織合作,首次在固體電解質中使用晶格之間存在電子的化合物,該化合物可以在電場作用下擴散氟離子。離子傳導是透過氧化物離子和陰離子電子之間的交換反應發生的。

 全固態氟離子電池是氟離子透過固態電解質在正極和負極之間來回移動來進行充電和放電的蓄電池。它的容量是鋰離子電池的數倍,穩定性高,可承受長期使用,可望成為下一代高性能蓄電池,協助實現脫碳社會。

 到目前為止,使用鑭、鋇和氟的化合物作為固體電解質已經很常見,並且已經使用了一種機制來產生可以使氟離子移動並傳導氟離子的空位,但是在提高電導率方面存在限制。

 電子作為陰離子固定在特定位置的化合物稱為電子化合物,電子稱為陰離子電子。該研究團隊現已合成了一種由鋇、氮和氟組成的電子化合物。為了抑制Ba雜質,我們選擇含氮的Ba3N2作為原料粉末。添加鈉或鉀後電導率呈現增加趨勢。

 此外,他認為間隙空間中的陰離子電子抑制了氟離子的順利傳導,當他嘗試使用氟化氙進行陰離子電子與氟離子之間的交換反應時,也證明了交換反應。

 這是首次使用電子化物衍生材料來實現氟離子傳導。希望這能引發新型固態電解質的探索性開發,用於全固態氟離子電池的發展。

論文信息:【材料化學】層狀Ba2-xAxNF1-x (A = Na, K)中陰離子電子與氟離子傳導的拓樸化學氟化物交換反應

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