中國科技大學的馬騁教授團隊用球差校正透射電顯微鏡(sem)觀察到一個奇怪的非周期結構,雖然只有一個原子厚度,結構缺可以顯著影響鋰離子運輸,因此成為除了晶界、點缺陷之外又一個類需要固體鋰電池研究人員密切關注周期性結構。這項研究結果最近發表在國際學術期刊《自然通訊》上。
全固態鋰電池由于其安全性和高能量密度，已成為當前電池研究的熱點。為了設計高離子電導率的固體電解質，有必要充分了解鋰離子的輸運機理。
利用經典固態電解的球修正透射電子顯微鏡(TEM)觀察，研究者在單原子層中發現了大量的缺陷，這些缺陷相互形成閉環。綜合分析表明，雖然缺陷只有一個原子厚度，但其特殊的原子結構阻止了鋰離子的完全通過。當這些缺陷結合形成閉環時，封閉體積內的鋰離子無法逃逸，外部的鋰離子也無法進入，這部分材料本質上無法參與離子輸運。電子顯微鏡觀察證實該現象在樣品中大量存在，固體電解質的離子電導率因此會降低約1-2個數量級。研究人員將這種獨特的非周期結構命名為“單壁鋰捕集器”。如果能減少甚至避免單壁鋰阱的形成，則離子電導率將得到顯著提高。
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