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研究发现:“有缺陷”..

研究发现:“有缺陷”竟能提升锂电池性能?
2019-12-20

近日,莱斯大学(Rice University)布朗工程学院(Brown School of Engineering)的科学家们发现,在磷酸铁锂阴极的晶格中放置特定缺陷,可以拓宽锂离子的通道。

他们的理论计算可以提高两个数量级的性能,并为其他类型电池的类似改进指明方向。

这些缺陷被称为反位,是当原子被放置在晶格的错误位置时形成的——也就是说,当铁原子位于锂应该占据的位置时。

反位缺陷阻碍锂在晶格内的移动,通常被认为对电池性能有害。

然而,以磷酸铁锂为例,研究人员发现它们在阴极内部制造了许多弯路,使锂离子能够在更宽的表面到达反应前沿,这有助于提高锂离子电池的充放电率。

这项研究发表在自然杂志《计算材料》(Computational Materials)上。

“如果没有缺陷,锂只能进入相位边界附近的这个小区域,”材料科学和纳米工程助理教授Tang说。

“然而,反位缺陷可以使锂离子在锂离子表面上的插入更加均匀,因此锂离子界面移动更快,电池充电也更快。”

他说:“如果你施加一个大电压,迫使没有缺陷的阴极快速充电,那么在阴极表面就会有一个非常高的局部锂通量,这可能会对阴极造成损害。”

“对于像钢铁和陶瓷这样的结构材料,人们一直在利用缺陷来使材料更坚固,”他说,“但我们还没有过多地讨论利用缺陷来制造更好的电池材料。”


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