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

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

        科學家表明陰極晶體中的點缺陷可能會加速鋰的吸收
        

        當原子放在晶格上的錯誤位置時，即鐵原子位于應(yīng)被鋰占據(jù)的位置時，就會形成這些稱為反位點的缺陷。反位缺陷會阻礙鋰在晶格內(nèi)的移動，通常被認為對電池性能有害。
        

        然而，對于磷酸鐵鋰鋰，萊斯研究人員發(fā)現(xiàn)，它們在陰極內(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《計算材料》上。
        

        賴斯材料科學家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。
        

        材料科學和納米工程學助理教授唐說，插入鋰后，陰極會從貧鋰相變?yōu)楦讳囅?。當表面反?yīng)動力學緩慢時，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，鋰只能進入相界附近的這個小區(qū)域。” “但是，反位缺陷可以使鋰在整個表面上更均勻地插入，因此邊界移動得更快，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，則表面上會有很高的局部鋰通量，這可能會損壞陰極。” “可以通過使用缺陷將助焊劑分布在整個陰極表面上來解決此問題。”
        

        對材料進行退火(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。
        

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

			
          
        
			
        
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