Современные перезаряжаемые литий-ионные батареи используют жидкий электролит для переноса заряда. Это довольно эффективно, но может быть и опасно, т.к. батареи могут воспламениться, в чём и могли убедиться владельцы ряда смартфонов и ноутбуков. И вот одним из решений, чтобы избавиться от жидкого электролита, могут стать суперионные кристаллы.
Последние пять лет суперионные кристаллы – это очень популярная тема, т.к. эти кристаллы что-то среднее между жидкостью и твердым телом. В то время как некоторые из их молекулярных компонентов сохраняют жесткую кристаллическую структуру, другие ведут себя подобно жидкостям выше определенной температуры, и могут протекать через твердый каркас.
В новом исследовании ученые из США исследовали один такой суперионный кристалл, содержащий медь, хром и селен CuCrSe₂. Когда CuCrSe₂ нагревается выше 88 °С, ионы меди получают возможность перемещаться между слоёв хрома и селена примерно так же быстро, как движутся молекулы жидкой воды. Тем не менее, как пишут авторы статьи, если взять кристалл в руку, он окажется твёрдым. На картинке и изображено, как красненькие ионы меди перемещаются в структуре кристалла.
Для изучения молекулярных механизмов, протекающих в таких кристаллах, учёные провели исследования на источнике рассеянных нейтронов Национальной лаборатории Оук-Ридж и источнике синхротронного излучения в Аргоннской национальной лаборатории.
Оказалось, что ниже температуры фазового перехода 88 °С атомы меди колеблются около изолированных положений, «запертые» кристаллической структурой в этакие карманы. Но выше этой температуры они могут случайно перепрыгивать между несколькими доступными положениями. Эти прыжки и позволяют ионам меди течь по всему твердому кристаллу.
Понимание механизма «течения» ионов внутри кристалла поможет понять, как работают суперионные кристаллы, и найти лучшее и твердое решение для транспортировки ионов в перезаряжаемых батареях.
Так что помни, медь в суперионных кристаллах не является жидкостью, но ведёт себя подобно ей. Однако, хотя авторы и предлагают проверить твёрдость кристаллов, нагретых выше 88 °С, рукой, я бы не рекомендовал вам это делать. От слова совсем.
Инфа отсюда.
