美國研發(fā)出鋰電池新型陰極材料，可緩解電池材料供應鏈緊張難題2021-07-02 08:56
美國勞倫斯伯克利國家實驗室領(lǐng)導的一個科學家小組開發(fā)了一種新的鋰離子電池陰極設(shè)計，將為進一步研究提供一系列不同的材料。該小組希望這一研究能夠迅速擴大規(guī)模，以緩解電池材料供應鏈緊張難題。
美國科學家研發(fā)鋰電池新型陰極材料 或?qū)硇袠I(yè)革新
儲能在向清潔、可再生能源的過渡中發(fā)揮著重要作用。雖然還有其他電池類型和其他形式的存儲，但鋰離子很可能在連接世界電網(wǎng)的存儲項目中占據(jù)最大份額，并為電動汽車和其他重要技術(shù)提供動力。
這使很多人對當今鋰離子電池中常用的材料產(chǎn)生了關(guān)注，而尋找替代材料也成為了全世界科學家和研發(fā)團隊關(guān)注的焦點。
美國勞倫斯伯克利國家實驗室領(lǐng)導的一個科學家小組研究了一種叫做過量鋰的無序巖鹽的材料。他們基于與目前生產(chǎn)的鋰離子電池不同的反應類型開發(fā)了一種正極設(shè)計，以盡可能容納更多的鋰離子，并開發(fā)出一系列潛在的材料，以減少對鈷、鎳和其他更昂貴材料的依賴。
伯克利實驗室的科學家Gerbrand Ceder解釋道：“無序巖鹽材料具有巨大的成分靈活性，這非常強大，因為你不僅可以在無序巖鹽正極中使用各種豐富的金屬。也可以使用這些金屬來解決在設(shè)計新電池的早期階段可能出現(xiàn)的問題。這就是我們?nèi)绱伺d奮的原因。”
拓撲結(jié)構(gòu)反應是一種改變材料晶體結(jié)構(gòu)的反應，也是目前鋰離子電池能夠充放電的反應類型。傳統(tǒng)觀點認為，完美的拓撲結(jié)構(gòu)系統(tǒng)更有利于鋰離子的快速傳輸。
該小組解釋道：“與傳統(tǒng)的觀點相反，我們用非拓撲反應證明了陽離子無序巖鹽陰極的速率性能得到了明顯的改善。我們相信，精心設(shè)計的非拓撲性為設(shè)計高容量陰極材料提供了新的機會。”
盡管新的電池材料可能需要20年或更長時間才能實現(xiàn)商業(yè)化，但該小組希望通過無序巖鹽材料加速這一時間框架，并指出歐洲和亞洲的其他小組也已經(jīng)開始了類似材料的研究項目。伯克利實驗室負責能源科學的副主任Jeff Neaton表示：“電池技術(shù)和能源儲存的進步需要在材料的基礎(chǔ)科學方面不斷取得突破。伯克利實驗室的專業(yè)知識、獨特的設(shè)施以及先進的成像、計算和合成能力使我們能夠在原子和電子的規(guī)模上研究材料。我們已做好充分準備，加快發(fā)展有前景的材料，如用于清潔能源的無序巖鹽。”
美國科學家研發(fā)鋰電池新型陰極材料 或?qū)硇袠I(yè)革新
儲能在向清潔、可再生能源的過渡中發(fā)揮著重要作用。雖然還有其他電池類型和其他形式的存儲，但鋰離子很可能在連接世界電網(wǎng)的存儲項目中占據(jù)最大份額，并為電動汽車和其他重要技術(shù)提供動力。
這使很多人對當今鋰離子電池中常用的材料產(chǎn)生了關(guān)注，而尋找替代材料也成為了全世界科學家和研發(fā)團隊關(guān)注的焦點。
美國勞倫斯伯克利國家實驗室領(lǐng)導的一個科學家小組研究了一種叫做過量鋰的無序巖鹽的材料。他們基于與目前生產(chǎn)的鋰離子電池不同的反應類型開發(fā)了一種正極設(shè)計，以盡可能容納更多的鋰離子，并開發(fā)出一系列潛在的材料，以減少對鈷、鎳和其他更昂貴材料的依賴。
伯克利實驗室的科學家Gerbrand Ceder解釋道：“無序巖鹽材料具有巨大的成分靈活性，這非常強大，因為你不僅可以在無序巖鹽正極中使用各種豐富的金屬。也可以使用這些金屬來解決在設(shè)計新電池的早期階段可能出現(xiàn)的問題。這就是我們?nèi)绱伺d奮的原因。”
拓撲結(jié)構(gòu)反應是一種改變材料晶體結(jié)構(gòu)的反應，也是目前鋰離子電池能夠充放電的反應類型。傳統(tǒng)觀點認為，完美的拓撲結(jié)構(gòu)系統(tǒng)更有利于鋰離子的快速傳輸。
該小組解釋道：“與傳統(tǒng)的觀點相反，我們用非拓撲反應證明了陽離子無序巖鹽陰極的速率性能得到了明顯的改善。我們相信，精心設(shè)計的非拓撲性為設(shè)計高容量陰極材料提供了新的機會。”
盡管新的電池材料可能需要20年或更長時間才能實現(xiàn)商業(yè)化，但該小組希望通過無序巖鹽材料加速這一時間框架，并指出歐洲和亞洲的其他小組也已經(jīng)開始了類似材料的研究項目。伯克利實驗室負責能源科學的副主任Jeff Neaton表示：“電池技術(shù)和能源儲存的進步需要在材料的基礎(chǔ)科學方面不斷取得突破。伯克利實驗室的專業(yè)知識、獨特的設(shè)施以及先進的成像、計算和合成能力使我們能夠在原子和電子的規(guī)模上研究材料。我們已做好充分準備，加快發(fā)展有前景的材料，如用于清潔能源的無序巖鹽。”
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