MIT着眼于固体材料的晶格结构 探寻大容量锂电池材料

2018-03-28 11:15:56      来源:盖世汽车      编辑:李慧芳      人气:

寻找一种新的固态离子导体就变得十分关键了,该材料务必拥有以下两种特性:较高的离子迁移率及稳定性。此外,该材料的离子迁移率需能媲美液体,还需要达到固体的长期稳定性。

  据外媒报道,麻省理工学院(MIT)的研究人员与橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory,ORNL)、日本东京工业大学(Tokyo Institute of Technology)的同行们采用全新方法——晶格动力学(lattice dynamics),旨在改变离子迁移率(ion mobility)及稳定性。

MIT着眼于固体材料的晶格结构 探寻大容量锂电池材料

  为此,寻找一种新的固态离子导体就变得十分关键了,该材料务必拥有以下两种特性:较高的离子迁移率及稳定性。此外,该材料的离子迁移率需能媲美液体,还需要达到固体的长期稳定性。

  关键在于这类固体材料晶体结构的晶格属性,该结构关乎热波及声波——声子(phonons)等振动如何穿透材料。研究人员正关注这类新结构,旨在证明其能精准预计材料的实际属性。

  若能获知给定材料的振动频率,就能预判新材料的化学属性或解释实验结果。研究人员发现,采用建模测定晶格属性后,并确定晶格属性与锂离子导体材料传导性间的关联性。

  值得一提的是,可通过调整晶格结构来精密调整锂金属本身的振动频率(vibrational frequency)。若采用化学替代物或渗染剂(dopants)可细微调节原子的结构布置。

  这一新理念为研发新款高性能材料提供了新思路和新方法,该类材料或将大幅提升电池容量,还能提升电池的安全性。

  目前,该方法已被用于寻找某些具有前景的备选材料,该技术或将被用于分析材料属性,并将其用于固体氧化物燃料电池、膜基脱盐系统(membrane based desalination systems)或产氧过程(electrochemical processes)等其它电化学过程。

  该项研究获得了宝马、美国国家科学基金会(National Science Foundation)及美国能源部的支持。(本文图片选自greencarcongress.com)

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