由美國(guó)能源部(DOE)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(BNL)的化學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的研究小組已經(jīng)確定了鋰金屬陽(yáng)極電池中發(fā)生的反應(yīng)機(jī)制的新細(xì)節(jié)，這是朝著開(kāi)發(fā)更小、更輕、更便宜的電動(dòng)汽車電池邁出的重要一步。
研究成果已發(fā)表在《自然》子刊《自然納米技術(shù)》(Nature Nanotechnology)雜志上。
與最常使用石墨作為陽(yáng)極的鋰離子電池相比，鋰金屬電池使用鋰金屬作為陽(yáng)極。鋰金屬陽(yáng)極的比容量和能量密度更好。
現(xiàn)在，隨著幾十年的進(jìn)步，研究人員相信他們可以使鋰金屬陽(yáng)極可逆，超越鋰離子電池的極限。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵是“界面”(interphase)，既在電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中在電池電極上形成的固體材料層。
為了“看到”相間的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)，研究人員使用了國(guó)家同步加速器光源二號(hào)(NSLS II)，其可產(chǎn)生超亮的X射線，用于研究原子尺度的材料特性。
除了NSLS II，研究團(tuán)隊(duì)還需要使用一個(gè)能夠探測(cè)所有界面成分的波束線(實(shí)驗(yàn)站)，包括晶體和非晶相，高能(短波長(zhǎng))x射線。這個(gè)光束線就是x射線粉末衍射(XPD)光束線。
團(tuán)隊(duì)利用了XPD的多模態(tài)方法，使用了光束線提供的兩種不同的技術(shù)，x射線衍射(XRD)和對(duì)分布函數(shù)(PDF)進(jìn)行分析。XRD可以研究晶體相，而PDF可以研究非晶相。
XRD和PDF分析揭示了令人興奮的結(jié)果：界面中存在鋰氫化物(LiH)。幾十年來(lái)，科學(xué)家們一直在爭(zhēng)論LiH是否存在于界面中，這是第一次使用具有統(tǒng)計(jì)可靠性的技術(shù)證明LiH存在。
