《表1 不同电解质暴露于空气中产生的H2S气体量》
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《高离子电导率硫化物固态电解质的空气稳定性研究进展》
此外,HSAB理论还被应用到提高钠离子固态电解质的空气稳定性方面.与硫代磷酸盐电解质Li3PS4类似,Na3PS4中的P属于硬酸,相比于S (软碱)更易于与空气中的O (硬碱)反应,从而容易产生H2S气体,因此Na3PS4在空气中不稳定.基于HSAB理论,相对硬酸P来说,软酸Sb和软碱S之间具有更强的键合性,因此推测在空气中可以使用Na3SbS4作为稳定的固体电解质.而且前面也提到,Na3SbS4·9H2O在自然状态下存在,说明SbS4单元在空气中非常稳定,并且只需要简单的真空热处理加工就能得到离子电导率很高的Na3SbS4(1.05 mS cm-1),因此Wang等[32]认为,Na3SbS4是非常有前途的超离子导体.如图14所示,暴露在空气中的Na3SbS4的拉曼光谱和XRD图谱与Na3SbS4·9H2O一致,说明Na3SbS4在空气中显示出优异的化学稳定性,这也证实了之前基于HSAB理论的预测.因此HSAB理论可以指导超离子导体的设计朝着改善空气稳定性的材料发展.在此基础上,Hayashi等[36]通过用W来部分替代Na3Sb S4中的Sb得到了组成为Na2.88Sb0.88-W0.12S4的硫化物电解质,与传统的Na3PS4相比,即使在高湿度环境下(相对湿度为70%),该电解质暴露在空气中时产生的H2S量几乎可以忽略不计,展现出了超高的空气稳定性.此外,该电解质在室温下的电导率可以达到3.2×10-2S cm-1,是目前已报道的电导率最高的钠离子导体.因此,HSAB理论在固态电解质设计中的应用将对安全的高能电池的开发产生深远的影响.表1总结了不同硫化物固态电解质暴露在空气中产生的H2S含量.
图表编号 | XD00200190800 严禁用于非法目的 |
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绘制时间 | 2020.09.20 |
作者 | 吕璐、周雷、MuhammadKhurram Tufail、杨乐、陈人杰、杨文 |
绘制单位 | 原子分子簇科学教育部重点实验室光电转换材料北京市重点实验室北京理工大学化学与化工学院、原子分子簇科学教育部重点实验室光电转换材料北京市重点实验室北京理工大学化学与化工学院、原子分子簇科学教育部重点实验室光电转换材料北京市重点实验室北京理工大学化学与化工学院、原子分子簇科学教育部重点实验室光电转换材料北京市重点实验室北京理工大学化学与化工学院、北京理工大学材料学院、原子分子簇科学教育部重点实验室光电转换材料北京市重点实验室北京理工大学化学与化工学院 |
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