日前，美國(guó)能源部的Argonne National Laboratory（阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室）表示，他們正利用高級(jí)光子源（APS）產(chǎn)生的X射線來(lái)從三個(gè)不同維度探測(cè)下一代電池陰極材料的晶體微觀結(jié)構(gòu)。根據(jù)Argonne National Laboratory官方的描述，這一項(xiàng)研究或許能徹底革新汽車(chē)、交通和電網(wǎng)的儲(chǔ)能現(xiàn)狀。
據(jù)悉，這一實(shí)驗(yàn)的研究人員分別來(lái)自材料科學(xué)、化學(xué)科學(xué)與工程、數(shù)據(jù)科學(xué)以及X射線科學(xué)，跨領(lǐng)域的合作可以為這一研究提供電池材料和化學(xué)、X射線散射、計(jì)算機(jī)編程和復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析等方面的專業(yè)知識(shí)。Argonne材料科學(xué)部門(mén)的該項(xiàng)目首席研究員Raymond Osborn以及Stephan Rosenkranz說(shuō)道：“這是大規(guī)?？茖W(xué)合作的一個(gè)很好的例子，充分利用Argonne National Laboratory的多學(xué)科團(tuán)隊(duì)和世界一流的設(shè)施，以解決復(fù)雜的問(wèn)題?！?
這項(xiàng)研究項(xiàng)目的成果是一個(gè)重要的新工具。在尋找更好的陰極材料時(shí)，科學(xué)家利用X射線和電子衍射確定鋰離子或其他嵌入劑如何形成長(zhǎng)程有序結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)會(huì)阻礙陰極內(nèi)金屬離子的運(yùn)動(dòng)，從而阻礙了金屬離子在循環(huán)過(guò)程中的提取和插入，并導(dǎo)致電池性能降低。在明確這些原因之后，研究人員可以進(jìn)一步改進(jìn)電池性能。
研究小組認(rèn)為鈉離子電池是鋰離子電池的替代品。小組成員測(cè)量了實(shí)驗(yàn)中晶體中高能X射線的散射，并確定了在不同溫度下晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)鈉離子之間的短程相關(guān)性。Rosenkranz認(rèn)為，這些發(fā)現(xiàn)使人們對(duì)有序-無(wú)序過(guò)渡如何限制鈉離子遷移率有了更好的理解，從而提高電池陰極的性能。” （文/汽車(chē)之家 馬艾駿）
