麻省理工學院研發團隊與橡樹嶺國家實驗室(ORNL), 寶馬集團和東京工業大學合作, 研發出一種全新方法來改變鋰離子導體的離子遷移率和抗氧化穩定性, 利用晶格動力學(lattice dynamics)開發可充電電池的關鍵組成部分. 該方法可能會加速高能固態鋰電池, 以及其他能源儲存和輸送裝置(如燃料電池)的開發.
該新方法依賴於通過固體鋰離子導體晶格的方式, 將其與抑制離子遷移的方式相關聯, 有助於發現增強型離子遷移率新材料, 可支援快速充電和放電. 同時, 該方法可用於降低材料與電池電極的反應性, 從而縮短其使用壽命. 更好的離子遷移率和較低的反應性, 這兩個特性往往是相互排斥的.
MIT團隊最初的想法是用來了解和控制水分解催化劑, 並將其應用於離子傳導, 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等其他關鍵技術的核心. 研究人員觀察到所測定的晶格性能與鋰離子導體材料的導電性存在良好的相關性. 鋰本身的振動頻率可通過調整其晶格結構, 使用化學取代或摻雜劑, 來巧妙地改變原子的結構排列.
研究人員表示, 這一新方法可提供一個強大的工具, 用於開發性能更好的新型材料, 從而顯著提高可儲存電池容量, 並提高安全性. 該技術還適用於分析其它電化學過程的材料, 如固體氧化物燃料電池, 膜基脫鹽系統或產氧反應. 該項目獲得了寶馬, 美國國家科學基金會和美國能源部的支援.
