Entdeckung eines vielversprechenden Elektrolyten für Festkörperbatterien

Festelektrolyt aus Nanopartikeln, die in eine amorphe Matrix eingebettet sind, zeigt hohe Leitfähigkeit, Formbarkeit und elektrochemische Stabilität

10.10.2024

Wiederaufladbare Batterien, die oft übersehen werden, spielen im heutigen Leben eine wichtige Rolle, da sie kleine Geräte wie Smartphones und größere wie Elektrofahrzeuge mit Strom versorgen. Zu den Schlüsselfaktoren für die Entwicklung nachhaltiger wiederaufladbarer Batterien gehört, dass sie ihre Ladung länger halten, dass sie eine längere Lebensdauer mit mehr Ladezyklen haben und dass sie sicherer sind. Deshalb sind die Festkörperbatterien so vielversprechend.

Das Problem besteht bisher darin, herauszufinden, welche Festelektrolyte diese potenziellen Vorteile bieten.

Um diesem Ziel näher zu kommen, hat eine Forschungsgruppe der Osaka Metropolitan University unter der Leitung von Assistant Professor Kota Motohashi, Associate Professor Atsushi Sakuda und Professor Akitoshi Hayashi von der Graduate School of Engineering einen Elektrolyten mit hoher Leitfähigkeit, Formbarkeit und elektrochemischer Stabilität entwickelt.

Die Gruppe erreichte eine hohe Leitfähigkeit bei Raumtemperatur durch Zugabe von Ta₂O₅ (Tantalpentoxid) zu dem zuvor entwickelten Festelektrolyten NaTaCl₆, einer Kombination aus Tantalchlorid und Natriumchlorid.

Der entdeckte Festelektrolyt, Na_2.25TaCl_4.75O_1.25, hat auch eine höhere elektrochemische Stabilität als herkömmliche Chloride und bessere mechanische Eigenschaften.

"Es wird erwartet, dass die Ergebnisse dieser Forschung einen bedeutenden Beitrag zur Entwicklung von Komposit-Feststoffelektrolyten leisten werden, zusätzlich zu den bisher entwickelten Glas- und Kristall-Feststoffelektrolyten", so Professor Motohashi. "Wir werden uns nun darauf konzentrieren, den Mechanismus der Ionenleitung von zusammengesetzten Festelektrolyten aufzuklären und die Materialien weiter zu entwickeln."

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Originalveröffentlichung

Kota Motohashi, Hirofumi Tsukasaki, Shigeo Mori, Atsushi Sakuda, Akitoshi Hayashi; "Fast Sodium-Ion Conducting Amorphous Oxychloride Embedding Nanoparticles"; Chemistry of Materials, Volume 36, 2024-9-24

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