創造下一代鋰離子電池

鋰離子電池設計的突破可能會導致下一代更安全，更可靠的固態功率電池。

鋰離子電池在世界范圍內用于驅動日常技術，包括電動汽車，電動工具，移動電話和筆記本電腦。

但是，不穩定和易燃的電解質(以及因此而產生的界面)使該技術的規模化具有挑戰性。

本周在《自然通訊》上發表的一篇新論文展示了如何設計新的固態材料來克服其中的一些問題。

鎢和碲基的雙重鈣鈦礦材料可以組合使用，分別用作電極和電解質，從而創建更加兼容和穩定的界面。

Pooja Goddard博士和前拉夫堡化學同事Stephen Yeandel博士(現在謝菲爾德)是EPSRC SUPERGEN財團的一部分，該財團支持由謝菲爾德大學領導的研究，其中包括ISIS脈沖中子和Muon離子源以及法拉第研究所(哈維爾)校園。

拉夫堡研究小組使用計算模型闡明了兩種具有相同晶體族的材料的氧化還原特性，并表明，盡管鎢可以輕易改變氧化態(對電極而言是理想的)，但碲對適用于電解質的氧化還原循環具有抵抗力。

這些結果已由謝菲爾德和ISIS中子實驗室的實驗小組證實。

由于兩種材料來自同一鈣鈦礦家族，因此它們的相容性要高得多，這使得制造下一代鋰離子固態電池成為可能。

戈達德博士說：“當鋰插入每種材料時，我們明確顯示了鋰離子的有序排列和局部結構演變。

“更重要的是，我們顯示了從W 6+ W 5+ W 4+的確定的逐步變化，而對于Te類似物，我們發現Te 6+不愿意形成Te 5+，這表明Te類似物的氧化還原循環是不可能的，也經過實驗驗證。”

該項目的下一階段將包括進一步調整材料以匹配界面，并專注于用于可行制造的材料的可擴展性，這已經在謝菲爾德大學進行了研究。