MIT著眼於固體材料的晶格結構 探尋大容量鋰電池材料

2020-12-04 蓋世汽車資訊

蓋世汽車訊 據外媒報導,麻省理工學院(MIT)的研究人員與橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory,ORNL)、日本東京工業大學(Tokyo Institute of Technology)的同行們採用全新方法——晶格動力學(lattice dynamics),旨在改變離子遷移率(ion mobility)及穩定性。

為此,尋找一種新的固態離子導體就變得十分關鍵了,該材料務必擁有以下兩種特性:較高的離子遷移率及穩定性。此外,該材料的離子遷移率需能媲美液體,還需要達到固體的長期穩定性。

關鍵在於這類固體材料晶體結構的晶格屬性,該結構關乎熱波及聲波——聲子(phonons)等振動如何穿透材料。研究人員正關注這類新結構,旨在證明其能精準預計材料的實際屬性。

若能獲知給定材料的振動頻率,就能預判新材料的化學屬性或解釋實驗結果。研究人員發現,採用建模測定晶格屬性後,並確定晶格屬性與鋰離子導體材料傳導性間的關聯性。

值得一提的是,可通過調整晶格結構來精密調整鋰金屬本身的振動頻率(vibrational frequency)。若採用化學替代物或滲染劑(dopants)可細微調節原子的結構布置。

這一新理念為研發新款高性能材料提供了新思路和新方法,該類材料或將大幅提升電池容量,還能提升電池的安全性。

目前,該方法已被用於尋找某些具有前景的備選材料,該技術或將被用於分析材料屬性,並將其用於固體氧化物燃料電池、膜基脫鹽系統(membrane based desalination systems)或產氧過程(electrochemical processes)等其它電化學過程。

該項研究獲得了寶馬、美國國家科學基金會(National Science Foundation)及美國能源部的支持。(本文圖片選自greencarcongress.com)

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