Исследователи обнаружили, что движение фтора способствует более быстрому прохождению ионов лития через кристаллическую решетку — проводимость LLNOF достигла 16,3 мСм/см, что является максимальным значением для оксидных твердых электролитов
3 сентября 2026, 16:00Наука и космосDarth Sahara1
Учёные из Нагойского университета в Японии установили, что ион фтора в материале LLNOF немного смещается каждый раз, когда ион лития занимает вакантное место. Это движение очищает путь для лития и снижает энергетический барьер, необходимый для прохождения ионов через электролит. Это открытие позволило увеличить проводимость материала до рекордных 16,3 миллисименса на сантиметр (мСм/см, единица измерения удельной электрической проводимости) — самой высокой зарегистрированной проводимости литий-ионов среди оксидных твердых электролитов.
Материал LLNOF привлёк внимание ещё в 2024 году, когда у него была зафиксирована проводимость 7 мСм/см, но причина необычно быстрого движения лития оставалась неясной. Твердые электролиты рассматриваются как альтернатива жидким, которые могут воспламеняться при повреждении батареи, а сульфидные и хлоридные аналоги с высокой проводимостью могут выделять токсичные газы при взаимодействии с влагой. Оксидные и оксифторидные материалы, как правило, более стабильны, но до сих пор уступали по подвижности ионов.
Для того чтобы понять механизм, команда Такеши Ядзимы более года занималась выращиванием миллиметровых монокристаллов LLNOF, после чего применяла монокристаллическую дифракцию для анализа расположения атомов и их смещений. Установлено, что четыре атомные позиции формируют тетраэдр вокруг центрального иона фтора: эти позиции могут занимать литий, лантан или оставаться свободными. Когда литий перемещается на вакантное место, ион фтора смещается к прежнему местоположению лития, изменяя локальную структуру и снижая барьер для следующего перемещения. Таким образом, фтор не является пассивным участником: его движение активно способствует транспорту лития через кристалл.
Изменяя соотношение лития, лантана и вакансий, исследователи достигли проводимости в 16,3 мСм/см. Этот результат ставит под сомнение широко распространенное мнение, что высокая проводимость в основном зависит от легко деформируемых отрицательных ионов, свойственных сульфидным электролитам.
Новый механизм открывает дополнительные пути для проектирования оксидных твердых электролитов с быстрым транспортом литий-ионов, что может помочь решить важную задачу твердотельных батарей: достичь высокой проводимости без ущерба для безопасности.
Источники:Journal of the American Chemical SocietyНаука и космос1Литий-ионные батареиТвердотельные аккумуляторыЭлектролитыНакопители энергии31 минуту назад
Источник