麻省理工学院研发团队与橡树岭国家实验室(ORNL), 宝马集团和东京工业大学合作, 研发出一种全新方法来改变锂离子导体的离子迁移率和抗氧化稳定性, 利用晶格动力学(lattice dynamics)开发可充电电池的关键组成部分. 该方法可能会加速高能固态锂电池, 以及其他能源储存和输送装置(如燃料电池)的开发.
该新方法依赖于通过固体锂离子导体晶格的方式, 将其与抑制离子迁移的方式相关联, 有助于发现增强型离子迁移率新材料, 可支持快速充电和放电. 同时, 该方法可用于降低材料与电池电极的反应性, 从而缩短其使用寿命. 更好的离子迁移率和较低的反应性, 这两个特性往往是相互排斥的.
MIT团队最初的想法是用来了解和控制水分解催化剂, 并将其应用于离子传导, 这一过程不仅是可再充电电池的核心, 也是燃料电池和脱盐系统等其他关键技术的核心. 研究人员观察到所测定的晶格性能与锂离子导体材料的导电性存在良好的相关性. 锂本身的振动频率可通过调整其晶格结构, 使用化学取代或掺杂剂, 来巧妙地改变原子的结构排列.
研究人员表示, 这一新方法可提供一个强大的工具, 用于开发性能更好的新型材料, 从而显著提高可储存电池容量, 并提高安全性. 该技术还适用于分析其它电化学过程的材料, 如固体氧化物燃料电池, 膜基脱盐系统或产氧反应. 该项目获得了宝马, 美国国家科学基金会和美国能源部的支持.
