麻省理工和寶馬等聯(lián)手 利用晶格動力學(xué)加速高能固態(tài)鋰電池開發(fā)

麻省理工學(xué)院(MIT)研發(fā)團(tuán)隊(duì)與橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室( ORNL )、寶馬集團(tuán)和東京工業(yè)大學(xué)合作，研發(fā)出一種全新方法來改變鋰離子導(dǎo)體的離子遷移率和抗氧化穩(wěn)定性，利用晶格動力學(xué)(lattice dynamics)開發(fā)可充電電池的關(guān)鍵組成部分。該方法可能會加速高能固態(tài)鋰電池，以及其他能源儲存和輸送裝置(如燃料電池)的開發(fā)。

該新方法依賴于通過固體鋰離子導(dǎo)體晶格的方式，將其與抑制離子遷移的方式相關(guān)聯(lián)，有助于發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)型離子遷移率新材料，可支持快速充電和放電。同時(shí)，該方法可用于降低材料與電池電極的反應(yīng)性，從而縮短其使用壽命。更好的離子遷移率和較低的反應(yīng)性，這兩個(gè)特性往往是相互排斥的。

MIT團(tuán)隊(duì)最初的想法是用來了解和控制水分解催化劑，并將其應(yīng)用于離子傳導(dǎo)，這一過程不僅是可再充電電池的核心，也是燃料電池和脫鹽系統(tǒng)等其他關(guān)鍵技術(shù)的核心。研究人員觀察到所測定的晶格性能與鋰離子導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性存在良好的相關(guān)性。鋰本身的振動頻率可通過調(diào)整其晶格結(jié)構(gòu)、使用化學(xué)取代或摻雜劑，來巧妙地改變原子的結(jié)構(gòu)排列。

研究人員表示，這一新方法可提供一個(gè)強(qiáng)大的工具，用于開發(fā)性能更好的新型材料，從而顯著提高可儲存電池容量，并提高安全性。該技術(shù)還適用于分析其它電化學(xué)過程的材料，如固體氧化物燃料電池、膜基脫鹽系統(tǒng)或產(chǎn)氧反應(yīng)。該項(xiàng)目獲得了寶馬、美國國家科學(xué)基金會和美國能源部的支持。