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MIT著眼于固體材料的晶格結(jié)構(gòu) 探尋大容量鋰離子電池材料

鉅大LARGE  |  點擊量:915次  |  2020年04月28日  

據(jù)外媒報道,麻省理工學(xué)院(MIT)的研究人員與橡樹嶺國家實驗室(OakRidgeNationalLaboratory,ORNL)、日本東京工業(yè)大學(xué)(TokyoInstituteofTechnology)的同行們采用全新方法——晶格動力學(xué)(latticedynamics),旨在改變離子遷移率(ionmobility)及穩(wěn)定性。


為此,尋找一種新的固態(tài)離子導(dǎo)體就變得十分關(guān)鍵了,該材料務(wù)必?fù)碛幸韵聝煞N特性:較高的離子遷移率及穩(wěn)定性。此外,該材料的離子遷移率需能媲美液體,還要達(dá)到固體的長期穩(wěn)定性。


關(guān)鍵在于這類固體材料晶體結(jié)構(gòu)的晶格屬性,該結(jié)構(gòu)關(guān)乎熱波及聲波——聲子(phonons)等振動如何穿透材料。研究人員正關(guān)注這類新結(jié)構(gòu),旨在證明其能精準(zhǔn)預(yù)計材料的實際屬性。


若能獲知給定材料的振動頻率,就能預(yù)判新材料的化學(xué)屬性或解釋實驗結(jié)果。研究人員發(fā)現(xiàn),采用建模測定晶格屬性后,并確定晶格屬性與鋰離子導(dǎo)體材料傳導(dǎo)性間的關(guān)聯(lián)性。


值得一提的是,可通過調(diào)整晶格結(jié)構(gòu)來精密調(diào)整鋰金屬本身的振動頻率(vibrationalfrequency)。若采用化學(xué)替代物或滲染劑(dopants)可細(xì)微調(diào)節(jié)原子的結(jié)構(gòu)布置。


這一新理念為研發(fā)新款高性能材料供應(yīng)了新思路和新方法,該類材料或?qū)⒋蠓嵘姵厝萘?,還能提升電池的安全性。


目前,該方法已被用于尋找某些具有前景的備選材料,該技術(shù)或?qū)⒈挥糜诜治霾牧蠈傩?,并將其用于固體氧化物燃料動力電池、膜基脫鹽系統(tǒng)(membranebaseddesalinationsystems)或產(chǎn)氧過程(electrochemicalprocesses)等其它電化學(xué)過程。


該項研究獲得了寶馬、美國國家科學(xué)基金會(NationalScienceFoundation)及美國能源部的支持。


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