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Synergistic, ultrafast mass storage and removal in artificial mixed conductors

机译：人工混合导体中的协同，超快质量存储和去除

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摘要

Mixed conductors-single phases that conduct electronically and ionically-enable stoichiometric variations in a material and, therefore, mass storage and redistribution, for example, in battery electrodes. We have considered how such properties may be achieved synergistically in solid two-phase systems, forming artificial mixed conductors. Previously investigated composites suffered from poor kinetics and did not allow for a clear determination of such stoichiometric variations. Here we show, using electrochemical and chemical methods, that a melt-processed composite of the 'super-ionic' conductor RbAg4I5 and the electronic conductor graphite exhibits both a remarkable silver excess and a silver deficiency, similar to those found in single-phase mixed conductors, even though such behaviour is not possible in the individual phases. Furthermore, the kinetics of silver uptake and release is very fast. Evaluating the upper limit set by interfacial ambipolar diffusion reveals chemical diffusion coefficients that are even higher than those achieved for sodium chloride in bulk liquid water. These results could potentially stimulate systematic research into powerful, even mesoscopic, artificial mixed conductors.
机译：混合导体-单相，在材料中进行电子和离子可实现的化学计量变化，因此，例如在电池电极中进行质量存储和重新分布。我们已经考虑了如何在固态两相系统中协同实现这种特性，从而形成人工混合导体。先前研究的复合材料动力学性能很差，无法明确确定这种化学计量的变化。在这里，我们使用电化学和化学方法表明，“超离子”导体RbAg4I5和电子导体石墨的熔融加工复合材料既显示出明显的银过量又显示出银缺乏，类似于单相混合导体，即使在各个阶段都不可能实现这种行为。此外，银吸收和释放的动力学非常快。评估界面双极性扩散设定的上限表明，化学扩散系数甚至比散装液态水中氯化钠的化学扩散系数还要高。这些结果可能会激发对功能强大甚至介观的人工混合导体的系统研究。

著录项

  • 来源
    《Nature》 |2016年第7615期|159-164|共6页
  • 作者

    Chen Chia-Chin; Fu Lijun; Maier Joachim;

  • 作者单位

    Max Planck Inst Solid State Res, Heisenbergstr 1, D-70569 Stuttgart, Germany;

    Max Planck Inst Solid State Res, Heisenbergstr 1, D-70569 Stuttgart, Germany;

    Max Planck Inst Solid State Res, Heisenbergstr 1, D-70569 Stuttgart, Germany;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
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