障碍开辟了电池材料领域

更好的锂离子电池,可以由更多的权力将障碍引入他们的电极——在主流观点的最好的改进它们的方法。发现有序,晶体结构没有必要创建好的电池电极应该大大增加可用的候选人材料电池的科学家。

锂离子电池可以容纳更多的能量比传统的充电电池每单位质量如镍镉,允许更小、更轻和便携式电子设备充电之间的持续时间更长。但对于高功率应用,制造商仍需要更高的能力,例如,给电动汽车更大范围。

锂离子电池放电时锂离子流入阳极的阴极,然后驱动在充电。最大化电池的充电能力因此涉及增加锂电极储存和释放的能力。阴极通常由一个分层的氧化锂离子和过渡金属离子坐在单独的、定义良好的飞机。这种排序被认为电极的有效运行所必需的,因为缺陷导致氧化物结构合同,使锂离子更难挤压。

Gerbrand Ceder和他的同事们在麻省理工学院和布鲁克海文国家实验室研究_1.211莫_0.467Cr_0.3O₂是否会成为一个好的阴极。这种材料分层岩石盐结构,但几充放电周期引起的一些锂阳离子与过渡金属离子交换位置随机,离开金属阳离子无序。原则上,这应该防止锂离子进出阴极和停止工作。事实上,材料的结构保持稳定,尽管降解能力。

转让人和他的同事使用电子结构造型进行调查。他们发现,阳离子随机并抑制锂离子的扩散的材料,传统智慧预测。然而,如果存在足够的锂,锂离子形式的接缝之间的中心和外部的材料,让锂分散在没有经过一个过渡金属离子。”我认为这是最重要的,转让人说,“这不是这么多的新材料,但寻找一个新的方向阴极材料。

材料科学家和工程师Yi Cui美国斯坦福大学是很感兴趣。“这是一个非常不错的作品探索反直觉的材料为高容量负极材料设计原则,“他说。的阴极是最限制因素对锂离子电池的能量密度,所以这里的工作是及时提供一个潜在的新的研究方向。