小鱼儿心水主论坛莱斯大学在阴极中添加反位缺陷 提升电池充放电

作者:admin发布时间: 2020-01-27浏览次数:

  通常认为如果电池阴极有缺陷,会损害电池的性能。不过,美国莱斯大学的科学家通过在阴极中放置特定的缺陷,反而能够提升电池的充放电速率。

  盖世汽车讯据外媒报道,美国莱斯大学布朗工程学院(Rice Universitys Brown School of Engineering)的科学家发现,在磷酸铁锂阴极的晶格中放置特定缺陷,能够拓宽锂离子行进的通道。他们的理论计算表明,此种电池的性能能够提升两个数量级,并为改进其他电池指明了方向。

  此类缺陷称为“反位”缺陷(antisites),是原子被放置在晶格中的错误位置时形成的,例如,当铁原子被放置在理应由锂占据的位置时。反位缺陷会阻碍锂在晶格中移动,通常被认为会对电池性能造成伤害。

  不过,在磷酸铁锂电池中,莱斯大学研究人员发现,在阴极中制造很多弯路,让锂离子能够通过更宽的表面到达反应前锋,有利于改善电池的充放电速率。

  莱斯大学材料科学家Ming Tang表示,磷酸铁锂被广泛用作锂离子电池的阴极材料,而且也是一个很好的模型系统,以用于研究电池循环过程背后的物理学知识。

  材料科学和纳米工程助理教授Tang表示,在锂离子插入的过程中,阴极会从贫锂状态变为富锂状态。当阴极表面反应速率非常缓慢时,锂只能在相界附近狭窄表面区域(通道)内插入到磷酸铁锂中,从而会限制电池的充电速度。不过,反位缺陷能够让锂更均匀地插入到表面,而边界就会移动得更快,电池充电速度也会更快。如果通过施加大电压让无缺陷的阴极快速充电,就会在电池表面局部造成很高的锂通量,可能会对阴极造成伤害,而利用缺陷能够将锂通量扩散到整个阴极表面。

  对该材料进行热处理,即只加热不燃烧,能够控制缺陷的浓度。Tang表示,此种缺陷能够实现更大的阴极粒子,比纳米晶体更大,可帮助提升电池的能量密度,减少阴极表面退化。

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