日團隊研發「焙燒型氧氟化物」 全新材料或能提升鋰電池效能

日本團隊近日發現「焙燒型氧氟化物」材料，這種全新固態電解質材料或提升鋰電池效能。

鋰電池是目前最常使用的電池之一，但因其包含易燃易爆的液態電解質，容易在高溫或碰撞下發生洩漏或爆炸。為了提高鋰電池的安全性，業界一直在研究以固態電解質製作固態電池。

日團隊研發「焙燒型氧氟化物」

然而，固態電解質雖較安全，其電導率通常較低，影響鋰電池的充放電效率。日本東京理科大學的兩位教授藤本憲次郎和相見晃久，以及來自汽車零件大廠電裝的博士吉田周平組成的團隊，發現了一種名為「焙燒型氧氟化物」（pyrochlore-type oxyfluoride）的全新材料，有望解決固態電解質的導電率問題。

提升鋰電池效能

這種焙燒型氧氟化物不僅能讓鋰離子高效率遷移提高導電力，而且在極端溫度下也能維持優異的電導表現，一旦損壞也不會洩漏或產生毒性氣體，遠勝現時市面上的固態電池。

實現理想鋰電池的重要一步

藤本教授形容焙燒型氧氟化物的發現，是實現理想鋰電池的最後一塊拼圖。他表示：「這項發現正是邁向製造安全、高效能、且不會起火爆炸的全固態鋰電池的重要一步。」

Getty圖片

全固態鋰電池具有廣闊的應用前景

全固態鋰電池具有廣闊的應用前景，可應用於電動車、太空船、醫療器材等領域。科學家將持續研究鋰離子在新材料中的遷移情形，探索焙燒型氧氟化物在高效能全固態電池上的應用前景。

Getty圖片

世界上已知最薄光學晶體被成功研發，厚度僅有1至3微米，較傳統晶體能效可提升萬倍。

世界上已知最薄光學晶體 能效可提升萬倍

中國科學家在2024年中關村論壇年會上發布了一項重大成果，已成功研發了世界上已知最薄的轉角菱方氮化硼晶體，這種晶體厚度僅有1至3微米。傳統光學晶體在有限厚度內難以高效產出激光，而這種新型晶體的能效卻比傳統光學晶體提升了100倍至1萬倍。

微博圖片

光學晶體在激光技術中扮演著重要角色，被視為激光技術的「心臟」。激光技術在微納加工、量子光源、生物監測等領域具有重要應用。然而，傳統的光學晶體在較薄的厚度下難以高效地產生激光，因此研發更輕薄的光學晶體成為科學家們的關注焦點。

輕巧氮化硼為最佳選擇

中國科學家通過反復組合嘗試，確定輕巧的氮化硼為最佳選擇。然而，他們發現只是將氮化硼分子一層一層堆疊，激光通過時會出現相位失配的問題，進而影響激光的高效輸出，無法直接應用於激光器的製造。

微博圖片

為解決這個問題，中國科學家創造了一種新的晶體設計方法。他們將每塊菱方氮化硼材料按特定角度進行轉動，堆疊而成的光學晶體能夠降低激光穿過時的能耗，從而實現高效的激光輸出。

光學晶體成功「瘦身」至1至3微米

這項研究結合了中國科學家的晶體設計理論和制備方法，成功將光學晶體「瘦身」至1至3微米，而傳統光學晶體的厚度通常在毫米級到厘米級。

轉角菱方氮化硼晶體（微博圖片）

二維材料的界面轉角理論

研發團隊將這一方法歸納為二維材料的界面轉角理論，並指出該理論的應用有望實現微米級激光器的尺寸縮小。此外，一些過去無法製造光學晶體的材料也有望在材料堆疊角度的轉動中得到新的應用。

微博圖片