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新型固态电解质
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新型有机材料让离子在固态中自由移动
Ke Ji Ri Bao· 2025-12-22 00:57
该研究证明了有机材料可以被设计成在固化时离子的运动不会"冻结",这为研发安全、轻量化的固态器 件提供了新思路。 通常,液体在固化时其分子会被锁定,离子运动受到限制,导致离子电导率大幅下降。然而,英国牛津 大学科学家研发出一类名为"状态无关电解质"(SSIE)的全新有机材料,打破了这一规律,让离子在固 态中移动像在液态中一样自由。相关论文18日发表于《科学》杂志。 研究团队设计了一种具有特殊物理和电子特性的有机分子离子,每个分子中心呈扁平圆盘状,周围环绕 长而柔软的侧链,就像带软毛的轮子一样。正电荷在分子上均匀分布,减少了与负离子的紧密结合,这 使得负离子能够自由穿过侧链移动。 在固态下,这些有机离子会自然地相互堆叠,形成长长的刚性柱状结构,周围环绕着许多柔性臂,就像 洗车机里的固定滚筒。尽管形成有序结构,柔性侧链仍为负离子提供足够空间,使其在固态中仍能像在 液态中一样自由移动,离子电导率几乎不下降。 团队表示,他们在测试时发现,离子的运动行为在液态、液晶态和固态下几乎没有变化,而且可在不同 类型的离子上重复。 这类新型固态电解质有望应用于电池、传感器和电致变色器件等领域。相比无机材料,有机固体不仅重 量轻、柔 ...