据外媒报道,一项最新研究已经解答了为何使用磷酸铁锂材料作为电池正极通常都会让电池性能超出预期:其中的秘密就源自于它内部的缺陷。
材料科学家Ming Tang在一篇新闻稿中称:“我们都清楚这种材料效果非常好,但是对于其中的真正原因科学家们一直争论不休。这种材料在许多方面并非如此优秀,但是有时候又会超出人们的预期。”
研究人员发现,在制造磷酸铁锂的过程中,它晶格中的一些原子出现了一种名为反位缺陷的错位现象。科学家通过研究发现,这种反位缺陷或许能够解答这种材料令人敬佩的性能表现。这种缺陷让正极材料能够从更大的表面区域释放和收集锂离子。
在此之前,科学家们假定锂离子只能够在单一方向上移动,这样就限制了能够释放和吸收锂离子的材料表面大小。显微成像技术和计算机模型让科学家们能够在电池充电过程中观察到离子的运动状态。科学家们分析表明,反位缺陷的存在让离子出现了新的运动方向。
这种缺陷有效的增加了磷酸铁锂纳米棒的表面活跃区域,让正极和电解液之间的锂离子传播更加高效。Tang声称:“大多数电池正极都被打造成薄盘的形状来增加锂离子的单向运动。我们的发现改变了我们对磷酸铁锂最优化形状设计的看法。这种缺陷的存在让锂离子能够多方向运动,这意味着我们让性能最大化的设计标准是完全不准确的。”
即使是电池研究领域的专家们也并非全部了解锂离子电池及其部件的电化学性能和过程。但是随着更多的科学家来设想和分析这些电化学过程和性能,我们将能够更多的对其进行完善,让锂电池的性能尽可能的高效。
