Объезды могут сделать лучше аккумуляторы

Вот случай, когда скорость объезды движение. Результат может быть лучше, аккумуляторы для транспорта, электроники и хранения солнечной энергии.

Ученые Браун школе Университета Райс инженерных обнаружили, что ставя конкретные дефекты в кристаллической решетке литий-железо-фосфатными катоды расширяет возможности, посредством которого ионы лития в путешествии. Их теоретические расчеты могут повысить производительность до двух порядков и указать путь к аналогичным улучшениям в других типах аккумуляторов.

Эти дефекты, известно, как antisites, образуются, когда атомы находятся на неверной позиции на решетке-то есть, когда атомы железа сидеть на сайтах, которые должны быть заняты лития. Антиузельные дефекты препятствуют литий движение в кристаллической решетке и, как правило, считаются вредными для производительности батареи.

В случае с литий-железо-фосфат, однако, исследователи Райс обнаружил, что они создают много обходных путей в катоде и включить ионы лития, чтобы добраться до фронта реакции по более широкой поверхности, которая помогает улучшить заряд и скорость разряда батареи.

Исследование появляется в природе журнал Computational материалов.

Батареи фосфорнокислого железа лития широко используемая катодного материала для литий-ионных батарей, а также служит хорошим модельная система для изучения физики на базовом аккумулятор сайклинг-процесса, — отметила Райс материалов ученый Минг Тан, который проводил исследование с выпускником Лян Хун, теперь исследователь на английский, и аспирант Kaiqi Ян.

При добавлении лития, катодом из литий-бедных фазы литий-богатый, сказал Тан, доцент кафедры материаловедения и наноинженерии. Когда поверхность кинетики реакции вялые, лития может быть вставлен только в фосфорнокислого железа лития в узкой приповерхностной области вокруг границы раздела фаз — «дорога» — это явление, которое ограничивает скорость, при которой аккумулятор можно заряжать.

«Если нет никаких дефектов, литий может только войти в этот небольшой области прямо за межфазные границы», — сказал он. «Однако, антиузельные дефекты могут сделать лития вставки происходить более равномерно по всей поверхности, и граница будет двигаться быстрее, и батарея будет заряжаться быстрее.

«Если вы заставляете дефект-бесплатные катода должна быть взыскана быстро, применяя большие напряжения, там будет очень высокой литий потока на поверхности и это может привести к катоду,» — сказал он. «Эта проблема может быть решена с помощью дефектов распределить поток по всей поверхности катода».

Отжиг материала — отопление без горения это … может быть использован для контроля концентрации дефектов. Сказал Тан дефекты и позволит более крупными частицами катода, чем наноразмерных кристаллов, чтобы использоваться, чтобы помочь улучшить плотность энергии и снижению деградации поверхности.

«Интересное предсказание модели заключается в том, что это оптимальная конфигурация дефекта зависит от формы частицы,» сказал он, «мы увидели, что грани определенную направленность может принять объезды более эффективным в транспортировке ионов лития. Таким образом, вы хотите иметь больше этих граней воздействии на поверхность катода».

Сказал Тан модель может быть использована в качестве общей стратегии для улучшения фазы-изменение соединений батареи.

«Для конструкционных материалов, как сталь и керамика, играют люди с дефектами все время для того, чтобы материалы сильнее», — сказал он. «Но мы не много говорили об использовании дефекты, чтобы сделать более качественные материалы батареи. Как правило, люди видят недостатки, неприятности должны быть устранены.

«Но мы думаем, что мы можем превратить недостатки в друзья, а не враги, для лучшего накопления энергии».

сделать разницу: спонсорские возможности