聲波加速鋰電池發展

研究人員表示,聲波能夠穿過固體材料,通過聲音振動可以揭示離子帶電荷的原子或分子如何通過晶格移動,以及它們如何在電池的工作原理。而聲波的應用能加速鋰電池的發展。

 鋰電池圖片

聲波是依賴于振動,可通過鋰離子導體晶格移動的方式理解,其與離子遷移相關聯。通過該方法發現具有增強離子遷移性的新材料,能允許電池快速充電和放電。同時,聲波振動也可以降低材料與電池電極的反應性,增加使用壽命。

Keck能源教授Shao-Horn說,最初的想法用聲波來瞭解和控制催化水分解,並將其應用於離子傳導,這一過程不僅是可充電電池的核心,而且也是其他應用的技術關鍵。

傳統鋰電池的電解質是以液體形式存在,其易燃,甚至會導致電池著火。可以利用聲波尋找一個可靠的材料來取代鋰鹽將消除這個問題。目前,使用固態電解質不僅與正極和負極接觸面積小,而且相當的不穩定。因此,尋找既具有高離子電導率又具有穩定性的新的固體離子導體是至關重要的。

Shao-Horn表示,觀察固體材料的晶格性質是很重要的。這決定了諸如熱波和聲子之類的振動是如何通過材料的,並能準確地預測材料的實際性能。實驗證明,晶格特性與鋰離子導體材料的導電性之間具有良好的相關性。研究員也發現,鋰的振動頻率本身可以通過調整晶格結構、使用化學取代或摻雜劑來微妙地改變原子的結構排列來進行微調。

研究人員表示聲波振動能很好的用於開發新型材料,從而可以大幅度提高儲鋰空間與安全性能。

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