据国外媒体报道，包括来自Skoltech的两名科学家在内的一个国际研究小组通过实验证明，锂离子电池低能效的长期解释并不成立。研究人员表示，这种现象涉及阴极中氧和过渡金属原子之间的缓慢电子转移，而不是原子本身。
(来源:skoltech)
目前，用于电动汽车和装置的锂离子电池容量接近采用富锂氧化物阳极的同类产品的一半。后者存在效率低的技术问题，充电时消耗的功率远远超过电池最终提供的功率。随着时间的推移，特别是在高能耗应用中，功率损耗逐渐积累，这类电池很难投入商业使用。
为了挖掘富锂氧化物阴极电池的潜力，研究人员必须了解导致其效率低下的潜在机制，并准确地找出损失的能量去了哪里。之前对这种现象的解释在技术上叫做电压滞后。最近的研究提供了实验证据，否定了以前的内容，提出了新的理论解释。
当锂离子电池充电时，锂离子在两个电极之间移动。当移动到负极时，它们会在正极上留下一个空位；在另一半循环中，锂离子随着能量消耗而回归，比如给手机充电。研究人员阿纳托利·莫罗佐夫(Anatoly Morozov)说:“在此期间，阳极中的一些过渡金属原子可能会暂时侵入空位，然后退出，这消耗了宝贵的能量。关于电压滞后的旧理论大致如此。”
为了验证这一解释，研究人员在Skoltech的高级成像核心设施中，使用透射电子显微镜监测了富锂电池正极在电池充放电循环不同阶段的原子结构。阳极由化学式为Li1.17Ti0.33Fe0.5O2的材料制成，但没有明显的迹象表明铁或钛原子迁移到锂空位，这表明一些其他过程正在吸收能量。
研究人员阿尔特姆·阿巴库莫夫(Artem Abakumov)说:“这一发现激励研究团队从其他地方寻找电压滞后的原因。造成这种现象的不是阳离子的可逆迁移，而是氧原子和过渡金属原子之间的可逆电子转移。当电池充电时，铁中的一些电子被氧原子劫持，然后返回。这个可逆的转移过程消耗一些能量。
“从电子转移的角度理解电压滞后可能会对缓解这种不受欢迎的效应产生直接影响，从而使下一代锂离子电池的能量密度达到创纪录的水平，并为电动汽车和便携式电子产品提供动力。为了实现下一个目标，化学家可以在元素周期表和‘化学软度’概念的指导下，通过改变阴阳离子共价键来操纵电子转移势垒。”
莫罗佐夫说:“这证明了先进的透射电子显微镜在破译极其复杂的局部结构方面的能力。Skoltech的年轻研究人员能够直接接触到像差校正电子显微镜等尖端设备，并有机会接受进一步的培训，这非常棒。这使我们能够与学术界和工业界的国际同行合作，为顶级电池的研究做出贡献。”据国外媒体报道，包括来自Skoltech的两名科学家在内的一个国际研究小组通过实验证明，锂离子电池低能效的长期解释并不成立。研究人员表示，这种现象涉及阴极中氧和过渡金属原子之间的缓慢电子转移，而不是原子本身。
(来源:skoltech)
目前，用于电动汽车和装置的锂离子电池容量接近采用富锂氧化物阳极的同类产品的一半。后者存在效率低的技术问题，充电时消耗的功率远远超过电池最终提供的功率。随着时间的推移，特别是在高能耗应用中，功率损耗逐渐积累，这类电池很难投入商业使用。
为了挖掘富锂氧化物阴极电池的潜力，研究人员必须了解导致其效率低下的潜在机制，并准确地找出损失的能量去了哪里。之前对这种现象的解释在技术上叫做电压滞后。最近的研究提供了实验证据，否定了以前的内容，提出了新的理论解释。
当锂离子电池充电时，锂离子在两个电极之间移动。当移动到负极时，它们会在正极上留下一个空位；在另一半循环中，锂离子随着能量消耗而回归，比如给手机充电。研究人员阿纳托利·莫罗佐夫(Anatoly Morozov)说:“在此期间，阳极中的一些过渡金属原子可能会暂时侵入空位，然后退出，这消耗了宝贵的能量。关于电压滞后的旧理论大致如此。”
为了验证这一解释，研究人员在Skoltech的高级成像核心设施中，使用透射电子显微镜监测了富锂电池正极在电池充放电循环不同阶段的原子结构。阳极由化学式为Li1.17Ti0.33Fe0.5O2的材料制成，但没有明显的迹象表明铁或钛原子迁移到锂空位，这表明一些其他过程正在吸收能量。
研究人员阿尔特姆·阿巴库莫夫(Artem Abakumov)说:“这一发现激励研究团队从其他地方寻找电压滞后的原因。造成这种现象的不是阳离子的可逆迁移，而是氧原子和过渡金属原子之间的可逆电子转移。当电池充电时，铁中的一些电子被氧原子劫持，然后返回。这个可逆的转移过程消耗一些能量。
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