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探尋原子結(jié)構(gòu) 阿貢研發(fā)新電池正極材料

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:857次  |  2019年12月17日  

日前,美國(guó)能源部的ArgonneNationalLaboratory(阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室)表示,他們正利用高級(jí)光子源(APS)產(chǎn)生的X射線來(lái)從三個(gè)不同維度探測(cè)下一代電池陰極材料的晶體微觀結(jié)構(gòu)。根據(jù)ArgonneNationalLaboratory官方的描述,這一項(xiàng)研究或許能徹底革新汽車、交通和電網(wǎng)的儲(chǔ)能現(xiàn)狀。


據(jù)悉,這一實(shí)驗(yàn)的研究人員分別來(lái)自材料科學(xué)、化學(xué)科學(xué)與工程、數(shù)據(jù)科學(xué)以及X射線科學(xué),跨領(lǐng)域的合作可以為這一研究提供電池材料和化學(xué)、X射線散射、計(jì)算機(jī)編程和復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析等方面的專業(yè)知識(shí)。Argonne材料科學(xué)部門的該項(xiàng)目首席研究員RaymondOsborn以及StephanRosenkranz說(shuō)道:“這是大規(guī)模科學(xué)合作的一個(gè)很好的例子,充分利用ArgonneNationalLaboratory的多學(xué)科團(tuán)隊(duì)和世界一流的設(shè)施,以解決復(fù)雜的問(wèn)題?!?/p>


這項(xiàng)研究項(xiàng)目的成果是一個(gè)重要的新工具。在尋找更好的陰極材料時(shí),科學(xué)家利用X射線和電子衍射確定鋰離子或其他嵌入劑如何形成長(zhǎng)程有序結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)會(huì)阻礙陰極內(nèi)金屬離子的運(yùn)動(dòng),從而阻礙了金屬離子在循環(huán)過(guò)程中的提取和插入,并導(dǎo)致電池性能降低。在明確這些原因之后,研究人員可以進(jìn)一步改進(jìn)電池性能。


研究小組認(rèn)為鈉離子電池是鋰離子電池的替代品。小組成員測(cè)量了實(shí)驗(yàn)中晶體中高能X射線的散射,并確定了在不同溫度下晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)鈉離子之間的短程相關(guān)性。Rosenkranz認(rèn)為,這些發(fā)現(xiàn)使人們對(duì)有序-無(wú)序過(guò)渡如何限制鈉離子遷移率有了更好的理解,從而提高電池陰極的性能?!保ㄎ?汽車之家馬艾駿)


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