ЛИТИЙ-ИОННЫЙ ПРОВОДНИК С ПАРАЗИТИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТЬЮ

ЛИТИЙ-ИОННЫЙ ПРОВОДНИК С ПАРАЗИТИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТЬЮ

Группа исследователей разработала новый тип литий-ионного проводника, который может оказаться полезным для разработки целого нового поколения твердотельных аккумуляторов.

В этом проводнике применяется твердый боргидрид лития (LiBH₄), хорошо известный химикам-органикам восстановитель. Это вещество ранее предполагалось применять для изготовления литий-ионных батарей, однако до настоящего времени это вещество работало только при высоких температурах или высоких давлениях.

Большой срок службы литий-ионных аккумуляторов позволяет использовать их в качестве источника питания практически любого объекта – от имплантируемых медицинских устройств до бытовой электроники. Тем не менее, отрицательной чертой существующих в настоящее время литий-ионных аккумуляторов является то, что входящий в их состав жидкий электролит, получаемый при использовании жидких органических соединений, что создает риск возгорания такого устройства. С точки зрения технологии и пожаробезопасности было бы желательно, чтобы в составе источников питания не было жидких горючих веществ.

Исследователи описывают, что для того, чтобы заставить заработать боргидрид лития в качестве материала для изготовления электролита, они легировали обладающий кубической кристаллической решеткой йодид кадия LiBH₄. Такой подход позволил стабилизировать форму боргидрида лития, характерную для высокого давления и получить стабильный при нормальном давлении и комнатной температуре твердый раствор.

При разработке этой технологии исследователи обнаружили, что полученная система ведет себя как чистый проводник с проводимость, обусловленной ионами Li⁺, даже если боргидрид лития является всего лишь легирующей добавкой решетки KI. Фактически, предложенную технологию можно рассматривать как «реверсивное легирование», в то время как при легировании обычным для придания солям лития определенных электрических свойств к соединениям лития добавляют незначительное количество полезных примесей.

Как отмечает возглавлявший исследование Хитоси Такамура (Hitoshi Takamura) из Университета Тогоку, боргидрид лития можно назвать не материалом-хозяином, а «материалом-паразитом». Он и его коллеги назвали новый тип проводимости «паразитической проводимостью» (parasitic conduction) и предположили, что такой тип проводимости может быть использован для разработки новых источников питания – в планах исследователей добавить в качестве легирующей добавки небольшое количество ионов Li⁺ к оксидным, сульфидным, галогенидным или нитридным материалам-хозяевам.

Источник: APL Materials, 2014 DOI: 10.1063/1.4876638