鈉離子電池“轉(zhuǎn)正”即將成為可能！科學家發(fā)現(xiàn)其不耐用的關(guān)鍵原因

鈉離子電池對于電動汽車、能源網(wǎng)和其他應(yīng)用來說是一項很有前景的技術(shù)，因為它們由豐富的材料制成。這些材料能量密集、不易燃并且在較低溫度下運行良好。然而，它們卻只是磷酸鐵鋰電池的“備胎”。這是因為，現(xiàn)代電子產(chǎn)品中的鋰離子電池可以充電數(shù)千次，但大多數(shù)鈉離子電池只能循環(huán)其中的一小部分。

耐用性差源于電池運行過程中的特定原子重組—P2-O2相變—因為離子穿過電池無序晶體結(jié)構(gòu)并最終破壞它們。雖然研究人員對相變很感興趣，但其背后的機制一直難以研究，尤其是在電池運行期間。

近日，康奈爾大學的科學家在一項新研究中，發(fā)現(xiàn)了限制鈉離子電池耐用性的根源，為制造商提供了為 21 世紀供電的新策略。

研究表明，隨著鈉離子在電池中移動，單個顆粒內(nèi)的晶體層的錯誤取向會增加，然后這些層在P 2 -O2相變之前突然對齊。

研究作者Singer說：“我們發(fā)現(xiàn)了一種新的關(guān)鍵機制，即在電池充電期間，原子突然重新排列，促進了有缺陷的相變。”

該團隊在使用康奈爾高能同步加速器源開發(fā)了一種新的 X 射線成像技術(shù)，因而能夠?qū)崟r觀察電池樣本中單個粒子的行為。

研究人員表示，他們計劃在未來提出鈉離子電池新的設(shè)計方案。其中一種可能就是修改電池化學成分，在有缺陷的過渡階段之前讓粒子變得無序。

該研究論文題為“Disorder Dynamics in Battery Nanoparticles During Phase Transitions Revealed by Operando Single-Particle Diffraction”，已發(fā)表在Advanced Energy Materials上。

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論文原文：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202103521

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標簽： 鈉離子電池