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探尋原子結構 阿貢研發新電池正極材料

鉅大LARGE  |  點擊量:862次  |  2019年12月17日  

日前,美國能源部的ArgonneNationalLaboratory(阿貢國家實驗室)表示,他們正利用高級光子源(APS)產生的X射線來從三個不同維度探測下一代電池陰極材料的晶體微觀結構。根據ArgonneNationalLaboratory官方的描述,這一項研究或許能徹底革新汽車、交通和電網的儲能現狀。


據悉,這一實驗的研究人員分別來自材料科學、化學科學與工程、數據科學以及X射線科學,跨領域的合作可以為這一研究提供電池材料和化學、X射線散射、計算機編程和復雜的數據分析等方面的專業知識。Argonne材料科學部門的該項目首席研究員RaymondOsborn以及StephanRosenkranz說道:“這是大規模科學合作的一個很好的例子,充分利用ArgonneNationalLaboratory的多學科團隊和世界一流的設施,以解決復雜的問題。”



這項研究項目的成果是一個重要的新工具。在尋找更好的陰極材料時,科學家利用X射線和電子衍射確定鋰離子或其他嵌入劑如何形成長程有序結構。這種結構會阻礙陰極內金屬離子的運動,從而阻礙了金屬離子在循環過程中的提取和插入,并導致電池性能降低。在明確這些原因之后,研究人員可以進一步改進電池性能。


研究小組認為鈉離子電池是鋰離子電池的替代品。小組成員測量了實驗中晶體中高能X射線的散射,并確定了在不同溫度下晶體結構內鈉離子之間的短程相關性。Rosenkranz認為,這些發現使人們對有序-無序過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。”(文/汽車之家馬艾駿)


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