Ar an 21 Lúnasa, mhol an tOllamh MA Cheng ó Ollscoil Eolaíochta agus Teicneolaíochta na Síne (USTC) agus a chomhoibrithe straitéis éifeachtach chun aghaidh a thabhairt ar an gceist teagmhála leictreoid-leictrilít atá ag cur srian ar fhorbairt chadhnraí litiam soladstaide den chéad ghlúin eile. Léirigh an leictreoid ilchodach soladach-soladach a cruthaíodh ar an mbealach seo cumais agus feidhmíocht ráta eisceachtúla.
Is féidir le leictrilít leachtach orgánach a athsholáthar i gcadhnraí litiam traidisiúnta le leictrilítí soladacha na saincheisteanna sábháilteachta a mhaolú go mór, agus d’fhéadfadh sé an “tsíleáil ghloine” a bhriseadh maidir le feabhsú dlús fuinnimh. Mar sin féin, is solaid iad ábhair leictreoid phríomhshrutha freisin. Ós rud é go bhfuil sé beagnach dodhéanta an teagmháil idir dhá sholad a bheith chomh dlúth leis an teagmháil idir soladach agus leacht, faoi láthair bíonn teagmháil bhocht leictreoid-leictrilít agus feidhmíocht neamhshásúil iomlán cille ag na cadhnraí atá bunaithe ar leictrilítí soladacha de ghnáth.
“Tá an tsaincheist teagmhála leictreoid-leictrilít i gcadhnraí soladstaide cosúil leis an gcliath is giorra de bhairille adhmaid,” a dúirt an tOllamh MA Cheng ó USTC, príomhúdar an staidéir. “Go deimhin, le blianta beaga anuas, tá go leor leictreoidí agus leictrilítí soladacha den scoth forbartha ag taighdeoirí cheana féin, ach tá an droch-theagmháil eatarthu fós ag teorannú éifeachtúlacht iompair ian litiam.”
Ar ámharaí an tsaoil, d'fhéadfadh straitéis MA an dúshlán ollmhór seo a shárú. Thosaigh an staidéar le scrúdú adamh ar adamh ar chéim eisíontais i bhfréamhshamhail leictrilít soladach struchtúrtha perovskite. Cé go raibh difríocht mhór i struchtúr criostail an eisíontais agus an leictrilít soladach, breathnaíodh go raibh siad ag foirmiú comhéadain eipitacsacha. Tar éis sraith anailísí struchtúracha agus ceimiceacha mionsonraithe, fuair taighdeoirí amach go bhfuil an chéim eisíontais comhstruchtúrach leis na leictreoidí sraitheacha ardacmhainne saibhir i lithium. Is é sin le rá, is féidir le leictrilít soladach fréamhshamhail criostalú ar an "teimpléad" atá déanta ag creat adamhach leictreoid ardfheidhmíochta, rud a fhágann comhéadain dlútha ó thaobh na n-adamh de.
“Is ionadh mór é seo i ndáiríre,” a dúirt an chéad údar LI Fuzhen, atá ina mhac léinn iarchéime de chuid USTC faoi láthair. “Is feiniméan an-choitianta é eisíontais a bheith san ábhar, chomh coitianta sin go ndéantar neamhaird orthu an chuid is mó den am. Mar sin féin, tar éis breathnú go géar orthu, thángamar ar an iompar eipitacsach gan choinne seo, agus spreag sé go díreach ár straitéis chun an teagmháil sholad-solad a fheabhsú.”
I gcomparáid leis an gcur chuige brú fuar a nglactar leis go coitianta, is féidir leis an straitéis atá molta ag na taighdeoirí teagmháil chuimsitheach, gan uaim a bhaint amach idir leictrilítí soladacha agus leictreoidí ar an scála adamhach, mar a léirítear san íomhá micreascópachta leictreon taifeach adamhach. (Arna sholáthar ag foireann MA.)
Agus leas á bhaint as an bhfeiniméan a breathnaíodh, rinne na taighdeoirí criostalú d'aon ghnó ar an púdar neamhchruthach leis an gcomhdhéanamh céanna leis an leictrilít soladach struchtúrtha perovskite ar dhromchla comhdhúile sraitheach saibhir i lithiam, agus d'éirigh leo teagmháil chríochnúil, gan uaim a bhaint amach idir an dá ábhar soladacha seo in leictreoid ilchodach. Agus an cheist teagmhála leictreoid-leictrilít réitithe, sheachaid leictreoid ilchodach soladach-soladach den sórt sin cumas ráta a bhí inchomparáide fiú leis an méid a bhí ag leictreoid ilchodach soladach-leachtach. Níos tábhachtaí fós, fuair na taighdeoirí amach freisin go bhféadfadh an cineál seo teagmhála soladach-soladach eipitacsach neamh-mheaitseálacha laitíse móra a fhulaingt, agus dá bhrí sin d'fhéadfaí an straitéis a mhol siad a chur i bhfeidhm ar go leor leictrilítí soladacha perovskite agus leictreoidí sraitheacha eile.
“Léirigh an obair seo treo atá fiúntach a shaothrú,” a dúirt MA. “D’fhéadfadh feidhmíocht níos fearr fós agus eolaíocht níos suimiúla a bheith mar thoradh ar an bprionsabal a ardaíodh anseo a chur i bhfeidhm ar ábhair thábhachtacha eile. Táimid ag tnúth leis.”
Tá sé beartaithe ag na taighdeoirí leanúint lena gcuid taiscéalaíochta sa treo seo, agus an straitéis atá beartaithe a chur i bhfeidhm ar chatóidí eile ardacmhainneachta, ardacmhainneachta.
Foilsíodh an staidéar ar Matter, iris shuaitheanta de chuid Cell Press, dar teideal “Atomically Intimate Contact between Solid Electrolytes and Electrodes for Li Batteries”. Is é LI Fuzhen, mac léinn iarchéime de chuid USTC, an chéad údar. I measc chomhoibritheoirí an Ollaimh MA Cheng tá an tOllamh NAN Ce-Wen ó Ollscoil Tsinghua agus an Dr. ZHOU Lin ó Ames Laboratory.
(Scoil na Ceimice agus na nEolaíochtaí Ábhartha)
Nasc don pháipéar: https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(19)30029-3
Am an phoist: 03 Meitheamh 2019