דעם 21סטן אויגוסט, האבן פראפעסאר מא טשענג פון דער אוניווערסיטעט פון וויסנשאפט און טעכנאלאגיע פון כינע (USTC) און זיינע מיטארבעטער פארגעשלאגן אן עפעקטיווע סטראטעגיע צו אדרעסירן דעם פראבלעם פון עלעקטראד-עלעקטראליט קאנטאקט, וואס באגרענעצט די אנטוויקלונג פון די קומענדיגע דור סאליד-סטעיט ליטיום באטעריעס. דער סאליד-סאליד קאמפאזיט עלעקטראד, וואס איז געשאפן געווארן אויף דעם אופן, האט אויסגעוויזן אויסערגעווענליכע קאפאציטעטן און שנעלקייטן.
פארטרעטן דעם ארגאנישן פליסיגן עלעקטראליט אין קאנווענציאנעלע לי-יאָן באַטעריעס מיט האַרטע עלעקטראָליטן קען שטארק פארלייכטערן די זיכערהייט פראבלעמען, און מעגליך צעברעכן דעם "גלאזן סופיט" פאר פארבעסערונג פון ענערגיע געדיכטקייט. אבער, מיינסטרים עלעקטראד מאטעריאלן זענען אויך האַרטע שטאפן. זינט דער קאנטאקט צווישן צוויי האַרטע שטאפן איז כמעט אוממעגלעך צו זיין אזוי אינטים ווי דער צווישן האַרטן און פליסיגן, ווייזן די באַטעריעס באזירט אויף האַרטע עלעקטראליטן טיפיש א שלעכטן עלעקטראד-עלעקטראליט קאנטאקט און נישט צופרידנשטעלנדיקע פול-צעל פאָרשטעלונגען.
"די עלעקטראָד-עלעקטראָליט קאָנטאַקט פּראָבלעם פון האַרט-שטאַט באַטעריעס איז עפּעס ווי דער קירצסטער שטאַבעלע פון אַ האָלצערנעם פאַס," האָט געזאָגט פּראָפעסאָר מ.א. טשענג פון USTC, דער הויפּט מחבר פון דער שטודיע. "אין פאַקט, איבער די יאָרן האָבן פאָרשער שוין דעוועלאָפּעד פילע ויסגעצייכנטע עלעקטראָדן און האַרט עלעקטראָליטן, אָבער דער שלעכטער קאָנטאַקט צווישן זיי באַגרענעצט נאָך די עפעקטיווקייט פון לי-יאָן טראַנספּאָרט."
צומ גליק, קען MA'ס סטראַטעגיע איבערקומען די דאזיקע גרויסע אויפגאַבע. די שטודיע האָט זיך אָנגעהויבן מיט דער אַטאָם-ביי-אַטאָם אויספאָרשונג פון אַן אומריינקייט פאַזע אין אַ פּראָטאָטיפּ, פּעראָווסקיט-סטרוקטורירטן האַרטן עלעקטראָליט. כאָטש די קריסטאַל סטרוקטור האָט זיך שטאַרק אַנדערש געמאַכט צווישן דער אומריינקייט און דעם האַרטן עלעקטראָליט, האָט מען באמערקט אַז זיי פֿאָרמען עפּיטאַקסיאַלע אינטערפֿייסן. נאָך אַ סעריע פון דעטאַלירטע סטרוקטורעלע און כעמישע אַנאַליזן, האָבן די פֿאָרשער אַנטדעקט אַז די אומריינקייט פאַזע איז איזאָסטראַקטוראַל מיט די הויך-קאַפּאַציטעט ליטעריום-רייכע שיכטיקע עלעקטראָדן. דאָס הייסט, אַ פּראָטאָטיפּ האַרטער עלעקטראָליט קען קריסטאַליזירן אויף דער "מוסטער" וואָס ווערט געפֿאָרעמט דורך דעם אַטאָמישן ראַם פון אַ הויך-פאָרשטעלונג עלעקטראָד, וואָס רעזולטירט אין אַטאָמיש אינטימע אינטערפֿייסן.
"דאָס איז באמת אַן איבערראַשונג," האָט געזאָגט דער ערשטער מחבר לי פוזשען, וועלכער איז איצט אַ גראַדואַנט סטודענט פון USTC. "די אנוועזנהייט פון אומריינקייטן אין דעם מאַטעריאַל איז טאַקע אַ זייער געוויינטלעך דערשיינונג, אַזוי געוויינטלעך אַז רובֿ פון דער צייט וועלן זיי איגנאָרירט ווערן. אָבער, נאָך אַ נאָענטן בליק אויף זיי, האָבן מיר אַנטדעקט דעם אומגעריכטן עפּיטאַקסיאַלן נאַטור, און עס האָט גלייך ינספּירירט אונדזער סטראַטעגיע צו פֿאַרבעסערן דעם פֿעסט-פֿעסט קאָנטאַקט."
קאַמפּערד צו דעם געוויינטלעך אנגענומען קאַלט-פּרעסינג צוגאַנג, די סטראַטעגיע פארגעשטעלט דורך די פאָרשער קען דערגרייכן אַ גרינטלעך, נאָטלאָז קאָנטאַקט צווישן האַרטע עלעקטראָליטן און עלעקטראָדן אויף דער אַטאָמישער וואָג, ווי עס רעפלעקטירט אין די אַטאָמיש-רעזאָלוציע עלעקטראָן מיקראָסקאָפּיע בילד. (צוגעשטעלט דורך MA'ס מאַנשאַפֿט.)
אויסנוצנדיק דעם באאבאכטעטן פענאמען, האבן די פארשער אינטענציאנעל קריסטאליזירט דעם אמורפֿן פּודער מיט דער זעלבער קאָמפּאָזיציע ווי דער פּעראָווסקיט-סטרוקטורירטער האַרטער עלעקטראָליט אויף דער ייבערפלאַך פון אַ ליטיום-רייַכער שיכטיקער קאַמפּאַונד, און האָבן מצליח געווען צו דערגרייכן אַ גרינטלעכן, נאָטלאָזן קאָנטאַקט צווישן די צוויי האַרטע מאַטעריאַלן אין אַ קאָמפּאָזיט עלעקטראָד. מיטן עלעקטראָד-עלעקטראָליט קאָנטאַקט פּראָבלעם אַדרעסירט, האט אַזאַ האַרטער-פאַסט קאָמפּאָזיט עלעקטראָד געגעבן אַ ראַטע קייפּאַביליטי אפילו פאַרגלייַכלעך צו יענער פון אַ האַרטער-פליסיקער קאָמפּאָזיט עלעקטראָד. נאָך וויכטיקער, די פארשער האָבן אויך געפונען אַז דעם טיפּ עפּיטאַקסיאַל האַרטער-פאַסט קאָנטאַקט קען טאָלערירן גרויסע גיטער מיסמאַטשאַז, און אַזוי קען די סטראַטעגיע וואָס זיי האָבן פארגעשלאָגן אויך זיין אָנווענדלעך צו פילע אַנדערע פּעראָווסקיט האַרטע עלעקטראָליטן און שיכטיקע עלעקטראָדן.
"די דאזיגע ארבעט האט געוויזן א ריכטונג וואס איז ווערט צו נאכפאלגן," האט MA געזאגט. "אויפווענדן דעם פרינציפ וואס איז דא אויפגעברענגט געווארן צו אנדערע וויכטיגע מאטעריאלן קען פירן צו נאך בעסערע צעל אויפטוען און מער אינטערעסאנטע וויסנשאפט. מיר קוקן ארויס דערויף."
די פֿאָרשער פּלאַנירן צו פאָרזעצן זייער אויספֿאָרשונג אין דעם ריכטונג, און אָנווענדן די פֿאָרגעלייגטע סטראַטעגיע צו אַנדערע הויך-קאַפּאַציטעט, הויך-פּאָטענציעל קאַטאָודעס.
די שטודיע איז ארויסגעגעבן געווארן אין Matter, א הויפט זשורנאל פון Cell Press, מיטן טיטל "אטאמיש אינטימער קאנטאקט צווישן הארטע עלעקטראליטעס און עלעקטראדן פאר ליטיום באטעריעס". דער ערשטער מחבר איז לי פוזשען, א גראדואירטע סטודענטקע פון USTC. פראפעסאר מא טשענג'ס מיטארבעטער שליסן איין פראפעסאר נאן סע-ווען פון צינגהוא אוניווערסיטעט און דר. זשו לין פון איימס לאבאראטאריע.
(שולע פון כעמיע און מאַטעריאַל וויסנשאַפֿטן)
לינק צום פאפיר: https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(19)30029-3
פּאָסט צייט: יוני-03-2019