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Electric Dipoles and Ionic Conductivity in a Na+ Glass Electrolyte

Braga, M. Helena (<sup>a</sup>Materials Science and Engineering Program and Texas Materials Institute, The University of Texas at Austin, Austin, Texas 78712, USA ) ; Ferreira, Jorge A. (<sup>c</sup>Energy and Geology National Laboratory (LNEG), S. Mamede Infesta, Portugal ) ; Murchison, Andrew J. (<sup>a</sup>Materials Science and Engineering Program and Texas Materials Institute, The University of Texas at Austin, Austin, Texas 78712, USA ) ; Goodenough, John B. (<sup>a</sup>Materials Science and Engineering Program and Texas Materials Institute, The University of Texas at Austin, Austin, Texas 78712, USA ) ;
  • 초록  

    Glass, unlike a crystalline solid, contains atoms and molecules that do not occupy fixed positions. A glass that contains molecules that attract one another can age with time. We report such a glass that contains A 2 O and (OA) − electric dipoles (A = Li or Na). At a temperature T < 1.2 T g ≈ 110°C ( T g is the glass transition temperature) the electric dipoles coalesce with time into clusters within which, unlike in ice, some dipoles condense into ferroelectric, negatively charged molecules locally charge-compensated by weakly attracted A + ions. In an applied electric field, the dipoles are oriented and, over time depending on the T < 110°C, are aligned parallel to the field axis to yield a solid A + electrolyte with an ionic conductivity σ i > 10 −2 S cm −1 and a huge dielectric constant that makes it suitable for many applications, including safe rechargeable batteries of high energy density and long cycle life.


  • 주제어

    batteries .   dielectrics .   electrolytes .   glasses.  

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