蓋世汽車訊 所有鋰離子電池的核心都是一個(gè)簡單的反應(yīng):在電池放電過程中，溶解在電解質(zhì)溶液中的鋰離子會(huì)“嵌入”固體電極。當(dāng)它們脫嵌并返回電解質(zhì)時(shí)，電池就會(huì)充電。

這個(gè)過程在電池的整個(gè)使用壽命期間會(huì)發(fā)生數(shù)千次。電池的發(fā)電量和充電速度取決于這一反應(yīng)的發(fā)生速度。然而，人們對這一反應(yīng)的確切機(jī)制以及控制其速率的因素知之甚少。

據(jù)外媒報(bào)道，在期刊《Science》發(fā)表的一項(xiàng)研究中，麻省理工學(xué)院的研究人員測量了各種不同電池材料中的鋰嵌入速率，并利用這些數(shù)據(jù)開發(fā)了一種控制該反應(yīng)的新模型。該模型表明，鋰嵌入受一種稱為耦合離子-電子轉(zhuǎn)移的過程控制，在這個(gè)過程中，電子會(huì)與鋰離子一起轉(zhuǎn)移到電極上。

研究人員表示，從該模型中獲得的見解可以指導(dǎo)設(shè)計(jì)更強(qiáng)大、充電速度更快的鋰離子電池?！拔覀兿Ｍㄟ^這項(xiàng)研究，使反應(yīng)更快、更可控，從而加快充電和放電速度，” 麻省理工學(xué)院化學(xué)工程Chevron教授、數(shù)學(xué)教授Martin Bazant說道。

新模型或許還能幫助科學(xué)家理解，為什么以某些方式調(diào)整電極和電解質(zhì)能夠提高能量、功率和電池壽命——而這個(gè)過程主要通過反復(fù)試驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)。

“在這篇論文中，我們開始將不同材料和界面的反應(yīng)速率觀測結(jié)果統(tǒng)一到一個(gè)耦合電子和離子轉(zhuǎn)移的插層理論中，從而鞏固了之前關(guān)于反應(yīng)速率的研究成果?！甭槭±砉W(xué)院JR East工程學(xué)教授、機(jī)械工程、材料科學(xué)與工程以及化學(xué)教授Yang Shao-Horn說道。

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