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美国科学家研发锂电池新型阴极材料 或将带来行业革新

TIME : 2021-07-05

导读:美国劳伦斯伯克利国家实验室领导的一个科学家小组开发了一种新的锂离子电池阴极设计,将为进一步研究提供一系列不同的材料。该小组希望这一研究能够迅速扩大规模,以缓解电池材料供应链紧张难题。


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储能在向清洁、可再生能源的过渡中发挥着重要作用。虽然还有其他电池类型和其他形式的存储,但锂离子很可能在连接世界电网的存储项目中占据最大份额,并为电动汽车和其他重要技术提供动力。


这使很多人对当今锂电池定制中常用的材料产生了关注,而寻找替代材料也成为了全世界科学家和研发团队关注的焦点。


美国劳伦斯伯克利国家实验室领导的一个科学家小组研究了一种叫做过量锂的无序岩盐的材料。他们基于与目前生产的锂离子电池不同的反应类型开发了一种正极设计,以尽可能容纳更多的锂离子,并开发出一系列潜在的材料,以减少对钴、镍和其他更昂贵材料的依赖。


伯克利实验室的科学家Gerbrand Ceder解释道:“无序岩盐材料具有巨大的成分灵活性,这非常强大,因为你不仅可以在无序岩盐正极中使用各种丰富的金属。也可以使用这些金属来解决在设计新电池的早期阶段可能出现的问题。这就是我们如此兴奋的原因。”


拓扑结构反应是一种改变材料晶体结构的反应,也是目前锂离子电池能够充放电的反应类型。传统观点认为,完美的拓扑结构系统更有利于锂离子的快速传输。


该小组解释道:“与传统的观点相反,我们用非拓扑反应证明了阳离子无序岩盐阴极的速率性能得到了明显的改善。我们相信,精心设计的非拓扑性为设计高容量阴极材料提供了新的机会。”


尽管新的电池材料可能需要20年或更长时间才能实现商业化,但该小组希望通过无序岩盐材料加速这一时间框架,并指出欧洲和亚洲的其他小组也已经开始了类似材料的研究项目。伯克利实验室负责能源科学的副主任Jeff Neaton表示:“电池技术和能源储存的进步需要在材料的基础科学方面不断取得突破。伯克利实验室的专业知识、独特的设施以及先进的成像、计算和合成能力使我们能够在原子和电子的规模上研究材料。我们已做好充分准备,加快发展有前景的材料,如用于清洁能源的无序岩盐。”

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