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      科學(xué)家表明陰極晶體中的點(diǎn)缺陷可能會(huì)加速鋰的吸收
      
			
      
				2019-12-10 10:13:58
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      在這種情況下，繞道行駛會(huì)加速交通。結(jié)果可能是用于運(yùn)輸，電子和太陽能存儲(chǔ)的更好的電池。
      

      賴斯大學(xué)布朗工程學(xué)院的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在磷酸鐵鋰基陰極的晶格中放置特定缺陷會(huì)拓寬鋰離子傳播的途徑。他們的理論計(jì)算可以將性能提高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，并為其他類型的電池進(jìn)行類似的改進(jìn)指明了道路。
      

      科學(xué)家表明陰極晶體中的點(diǎn)缺陷可能會(huì)加速鋰的吸收
      

      當(dāng)原子放在晶格上的錯(cuò)誤位置時(shí)，即鐵原子位于應(yīng)被鋰占據(jù)的位置時(shí)，就會(huì)形成這些稱為反位點(diǎn)的缺陷。反位缺陷會(huì)阻礙鋰在晶格內(nèi)的移動(dòng)，通常被認(rèn)為對(duì)電池性能有害。
      

      然而，對(duì)于磷酸鐵鋰鋰，萊斯研究人員發(fā)現(xiàn)，它們?cè)陉帢O內(nèi)產(chǎn)生了許多彎路，并使鋰離子能夠在更寬的表面上到達(dá)反應(yīng)前沿，從而有助于提高電池的充電或放電速率。
      

      該研究發(fā)表在《自然》雜志《計(jì)算材料》上。
      

      賴斯材料科學(xué)家Ming Tang說，磷酸鐵鋰是一種廣泛用于鋰離子電池的正極材料，并且也是研究電池循環(huán)過程的基礎(chǔ)的良好模型系統(tǒng)。 MathWorks研究人員和研究生楊凱琪。
      

      材料科學(xué)和納米工程學(xué)助理教授唐說，插入鋰后，陰極會(huì)從貧鋰相變?yōu)楦讳囅?。?dāng)表面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)緩慢時(shí)，鋰只能在相界周圍的狹窄表面區(qū)域(“道路”)內(nèi)插入磷酸鐵鋰中，這種現(xiàn)象限制了電池的充電速度。
      

      他說：“如果沒有缺陷，鋰只能進(jìn)入相界附近的這個(gè)小區(qū)域。” “但是，反位缺陷可以使鋰在整個(gè)表面上更均勻地插入，因此邊界移動(dòng)得更快，電池充電得更快。
      

      他說：“如果通過施加較大的電壓使無缺陷的陰極快速充電，則表面上會(huì)有很高的局部鋰通量，這可能會(huì)損壞陰極。” “可以通過使用缺陷將助焊劑分布在整個(gè)陰極表面上來解決此問題。”
      

      對(duì)材料進(jìn)行退火(加熱而不燃燒)可用于控制缺陷的集中。唐說，缺陷還將允許使用比納米級(jí)晶體更大的陰極顆粒，以幫助提高能量密度并減少表面退化。
      

      他說：“ 模型的一個(gè)有趣的預(yù)測是，最佳的缺陷構(gòu)型取決于顆粒的形狀，我們發(fā)現(xiàn)一定方向的刻面可以使彎路更有效地傳輸鋰離子。因此，您需要使更多的這些小面暴露在陰極表面上。”
      

      唐說，該模型可以用作改善相變電池化合物的一般策略。
      

      他說：“對(duì)于鋼鐵和陶瓷等結(jié)構(gòu)材料，人們一直在玩缺陷，以使材料更堅(jiān)固。” “但是，關(guān)于使用缺陷制造更好的電池材料，我們討論得很少。通常，人們將缺陷視為可以消除的煩惱。
      

      “但是我們認(rèn)為我們可以將缺陷變成朋友，而不是敵人，以更好地存儲(chǔ)能量。”
      
			

			
        
      
			
      
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