一個國際科學(xué)家團隊找到了一種改進電池設(shè)計的方法，可以生產(chǎn)更安全、更強大的鋰電池。
該團隊在橡樹嶺國家實驗室利用準(zhǔn)彈性中子散射為鋰鹽和有機聚合物電解質(zhì)的混合物設(shè)定了第一個基準(zhǔn)，即一納秒(或十億分之一秒)。
該工作發(fā)表在《自然材料》雜志上。
“這一切都取決于材料的研究，”橡樹嶺國家實驗室化學(xué)光譜小組組長尤金·馬蒙托夫說。 “而且聚合物電解質(zhì)不會像鋰電池中的液體電解質(zhì)那樣著火。”
該團隊使用中子技術(shù)來驗證計算機模擬，結(jié)束了關(guān)于鋰離子需要多長時間才能擺脫聚合物電解質(zhì)形成的微小籠子的長期爭論。任何電池中的離子脫離此類環(huán)境或聚合物電解質(zhì)中的溶劑化籠的速率有助于確定能量如何流經(jīng)電池。聚合物電解質(zhì)可以實現(xiàn)能量密度更高的電極，例如鋰金屬，從而產(chǎn)生更強大的鋰電池。
這些發(fā)現(xiàn)也為橡樹嶺國家實驗室快速篩選新電池材料打開了大門。 “中子對氫高度敏感，氫幾乎存在于所有電解質(zhì)中。這使我們能夠看到它在系統(tǒng)中的移動方式，并以前所未有的詳細程度了解聚合物電解質(zhì)動力學(xué)。我們無法確定時間和長度任何其他方式，”橡樹嶺國家實驗室中子散射科學(xué)家納雷什·奧斯蒂(Naresh Osti)說。
“納雷什和尤金對橡樹嶺國家實驗室實驗中子數(shù)據(jù)的解釋讓我們了解了鋰離子被限制在聚合物電解質(zhì)中的程度。我們的研究結(jié)果表明這種通用方法將適用于液體電解質(zhì)，”查爾斯·W·尼塔什·巴爾薩拉 (Nitash Balsara) 說。加州大學(xué)伯克利分校電化學(xué)托比亞斯教授。
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