阿贡团队开发新分析技术 寻找下一代电池正极材料

据外媒报道，美国阿贡国家实验室团队开发了强大的新分析技术，用于检测三维空间中的晶体微观结构，并寻找下一代电池正极材料。此举可能会彻底改变电网中的运输和储能方式。研究人员来自阿贡的四个系：材料科学系、化学科学与工程系、数据科学与研究系和X射线科学系。材料科学系博士后提名人Matthew Krogstad负责关键任务。在同步加速器中心研究高功率X射线束是成功的重要因素。这个多学科合作项目通过新工具探索“嵌入”过程中发生的事情。当电池产生电能时，离子被插入正电极层之间；下一步是“去嵌入”过程，当电池充电时，从正极中提取相同的离子。传统的锂离子电池通过这个过程工作。为了找到更好的阴极材料，科学家们使用X射线和电子衍射来确定锂离子或其他嵌入物是如何形成长程有序结构的。这种结构阻碍了金属离子在正极内的移动，影响了循环过程中金属离子的提取和插入，并降低了电池性能。在这个项目中，研究团队首先制备了嵌入钠离子的层状氧化钒阴极材料的单晶。钠离子电池由于储量丰富且成本较低，被认为是锂离子电池的替代品。三维“图像”显示，钠离子在钒氧化物原子的分离柱中呈现锯齿状。当温度降至室温以下时，晶体结构中的原子变得更加有序。在钠电池中，离子沿着这些锯齿状通道扩散。阿贡材料科学系的Raymond Osborn解释说， “锯齿状裂纹越大，离子迁移率就越高。离子迁移率越高，正极材料的性能就越好。通过这些发现，我们可以进一步了解有序-无序转变是如何限制钠离子运动的。研究人员还可以通过测量结果评估策略的有效性，以减少不良影响和影响提高正极性能。我们的研究重点是钠离子电池的正极材料，但这些方法也适用于研究许多其他晶体材料

标签：发现

汽车资讯热门资讯