Forscher der Duke University haben bedeutende Fortschritte im Verständnis der Physik superionischer Materialien erzielt, was den Weg für effizientere Festkörperbatterien ebnet. Ihre Studie beleuchtet die Mechanismen der Ionenmobilität in Li?PS?Cl, einem Mitglied der Lithium-Argyrodit-Familie.
Unter der Leitung von Professor Olivier Deler verwendete das Team eine Kombination aus Neutronenstreuungsexperimenten und Computersimulationen, um das Verhalten von Lithiumionen innerhalb der kristallinen Struktur des Materials zu untersuchen.
„Unsere Forschung hat gezeigt, dass die Dynamik der Ionen in dieser Verbindung eine hohe Mobilität aufweist, die mit der von Ionen in Flüssigkeiten vergleichbar ist, trotz der festen Struktur des Materials. Diese Erkenntnis bietet neue Einblicke in die Natur der schnellen Ionenbewegung in superionischen Materialien“, erklärte Professor Deler.
Superionische Materialien sind einzigartig, da sie die Eigenschaften von Feststoffen und Flüssigkeiten kombinieren. Ihre hohe ionische Leitfähigkeit macht sie zu vielversprechenden Kandidaten für Festkörperbatterien, die eine höhere Kapazität, Sicherheit und Langlebigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien bieten könnten.
Die Forscher nutzten auch maschinelles Lernen, um Daten zu analysieren und atomare Dynamiken zu modellieren. Der Einsatz von künstlicher Intelligenz ermöglichte eine genauere Interpretation der experimentellen Ergebnisse und die Entwicklung präziser Modelle des Ionenverhaltens im Material.
Die Ergebnisse dieser Forschung könnten nicht nur in der Batterietechnologie, sondern auch bei der Entwicklung von Brennstoffzellen und neuromorphen Computersystemen Anwendung finden. Die Wissenschaftler planen, das Spektrum der untersuchten superionischen Materialien zu erweitern und sind offen für neue Kooperationen mit Industriepartnern.