研究人员表示,声波能够穿过固体材料,通过声音振动可以揭示离子带电荷的原子或分子如何通过晶格移动,以及它们如何在电池的工作原理。而声波的应用能加速锂电池的发展。
声波是依赖于振动,可通过锂离子导体晶格移动的方式理解,其与离子迁移相关联。通过该方法发现具有增强离子迁移性的新材料,能允许电池快速充电和放电。同时,声波振动也可以降低材料与电池电极的反应性,增加使用寿命。
Keck能源教授Shao-Horn说,最初的想法用声波来了解和控制催化水分解,并将其应用于离子传导,这一过程不仅是可充电电池的核心,而且也是其他应用的技术关键。
传统锂电池的电解质是以液体形式存在,其易燃,甚至会导致电池着火。可以利用声波寻找一个可靠的材料来取代锂盐将消除这个问题。目前,使用固态电解质不仅与正极和负极接触面积小,而且相当的不稳定。因此,寻找既具有高离子电导率又具有稳定性的新的固体离子导体是至关重要的。
Shao-Horn表示,观察固体材料的晶格性质是很重要的。这决定了诸如热波和声子之类的振动是如何通过材料的,并能准确地预测材料的实际性能。实验证明,晶格特性与锂离子导体材料的导电性之间具有良好的相关性。研究员也发现,锂的振动频率本身可以通过调整晶格结构、使用化学取代或掺杂剂来微妙地改变原子的结构排列来进行微调。
研究人员表示声波振动能很好的用于开发新型材料,从而可以大幅度提高储锂空间与安全性能。